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目前,由于可以同时利用两种温室气体（CH4和CO2）生产低H2/CO摩尔比的合成气,甲烷二氧化碳重整反应已受到越来越多的关注。而且,该反应还可以作为能量传输系统,将太阳能等转变成便于储存的化学能。虽然贵金属（Ru、Pt、Pd等）催化剂对甲烷二氧化碳重整反应具有较高的活性和抗积碳性能,但是受限于其高成本,资源丰富价格低廉的镍基催化剂成为主要的研究目标。本论文通过一步部分水解硝酸盐的方法制备了一系列介孔NiAl2O4/γ-Al2O3复合物以及不同助剂（La、Ce、Ca、Mg）改性的复合物。采用多种测试手段对其进行表征,并对其在甲烷二氧化碳重整反应中的催化性能进行了研究。具体研究内容如下:（1）成功地制备了一系列不同Ni含量的NiAl2O4/γ-Al2O3复合物。采用N2吸脱附、XRD、TEM和XPS对材料进行表征。表征结果证明所制备的复合物具有高比表面积、大孔体积和狭窄孔径分布的蠕虫状介孔结构。在研究的Ni含量范围内,Ni2+成功地的嵌入了γ-Al2O3的晶格中,形成了单相的NiAl2O4/γ-Al2O3固溶体。经H2原位还原后,NiAl2O4/γ-Al2O3在甲烷重整二氧化碳反应中表现出了优异的催化活性和长时间稳定性。详细地讨论了Ni含量对NiAl2O4/γ-Al2O3在甲烷二氧化碳重整反应中的本征活性和积碳量的影响。结果显示,Ni颗粒尺寸对金属Ni活性位点的本征活性（TOF）没有明显的影响,但是小的Ni颗粒可以减小积碳速率。（2）成功地制备了具有均匀介孔结构的NiAl2O4/γ-Al2O3-La复合物,并将其应用于甲烷二氧化碳重整反应。研究结果显示还原后的催化剂在1.8×105m L/gcat h空速下对甲烷二氧化碳重整反应具有非常高的活性和稳定性。La的添加对催化剂的NiAl2O4/γ-Al2O3固溶体结构和Ni颗粒的尺寸没有产生明显的影响,但是却增强了催化剂表面的中等强度碱性和Ni2+离子在催化剂表面的富集,提高了Ni活性位点的本征活性,降低了催化剂对CH4和CO2的活化能,阻止了积碳的形成。同时,La还能有效地阻止反应过程中γ-Al2O3的相转变。实验结果表明,含有3 wt%La的催化剂具有最优的催化性能。（3）制备了不同助剂（La、Ce、Ca、Mg）改性的NiAl2O4/γ-Al2O3纳米复合物。系统地研究了不同助剂对催化剂物理化学性能和催化性能的影响,并与通过传统浸渍法制备的NiAl2O4/La2O3/γ-Al2O3?imp进行了对比。表征和活性评价结果显示,助剂改性的Ni/MOx（M=La,Ce,Ca,Mg）—γ-Al2O3催化剂比Ni/γ-Al2O3具有更高的催化活性和更好的抗积碳性能。其中,La是最有效的助剂。NiAl2O4前驱体经H2还原后产生的Ni颗粒具有相似的粒径,且均匀地分散在介孔γ-Al2O3骨架中。而还原后的Ni/La2O3/γ-Al2O3?imp则表现出了相对较大的Ni颗粒。助剂的添加会增加催化剂表面中等强度碱性位点的数量,有利于CO2的吸附和活化以及无定形碳的气化,改善催化剂的催化性能,加速积碳的消除速率,阻止载体γ-Al2O3的相转变。（4）随着质子交换膜燃料电池的发展,富氢气体中微量CO的甲烷化去除受到越来越多的关注。基于前面的研究结果,我们对部分水解法进行了拓展性应用,在450 ℃低温焙烧下制备了介孔Ru-Ni/γ-Al2O3以及Zr修饰的Ru-Ni/γ-Al2O3催化剂并将其应用到CO选择性甲烷化反应。详细地研究了Ru含量、Ni含量和Zr含量对催化剂的介孔结构、Ni颗粒尺寸、金属载体间的相互作用以及CO甲烷化的活性和选择性的影响。Ru-Ni/γ-Al2O3催化剂不但能将CO降低到10ppm以下,还具有宽达109 ℃的工作温度窗口。在一定范围内,Ru和Zr的添加都能有效的减小Ni颗粒的尺寸,改善催化剂的性能。随着Ni含量的增加,NiO物种与载体之间的相互作用逐渐减弱,还原后得到的Ni颗粒尺寸逐渐变大。优化结果显示,3Ru-25Ni/15ZrO2—γ-Al2O3具有最好的催化性能。在含有15%水的标准反应条件下,3Ru-25Ni/γ-Al2O3和3Ru-25Ni/15ZrO2—γ-Al2O3都稳定反应300 h而没有检测到CO和CH4浓度的变化,展现了巨大的商业应用价值。