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甲烷部分氧化(POM)制合成气反应是甲烷优化利用的重要途径。Ni基催化剂因其优良的催化活性和较低廉的价格，受到学者的广泛关注，但Ni基催化剂在高温反应条件下易出现团聚、烧结和积碳等问题而致催化剂失活，尤以Ni/SiO2催化剂为甚。本文以大比表面积SiO2气凝胶以及商品SiO2为载体，采用浸渍修饰法（添加聚合物PVP和/或其它金属前驱盐）制备一系列Ni基催化剂，着力研究这些催化剂样品的POM反应活性、选择性和稳定性，并利用XRD、BET、TEM、H2-TPR、FT-IR、XPS等多种表征手段对催化剂的物相结构、比表面积、氧化还原性等物理化学性质进行了表征，以达到对SiO2负载Ni催化剂上POM反应活性、选择性和稳定性与催化剂结构、活性组分尺度和分散性以及Ni-SiO2间相互作用控制规律间的关系进一步的认识和理解的目的。主要研究结果如下:
以常压有机溶剂置换(A)和表面改性-溶剂置换(B)的方式制备的两种SiO2气凝胶(SiO2-A(或B)型气凝胶，记为(SiO2-A(orB)G)为载体，采用常规浸渍法和聚合物PVP添加浸渍法制备了不同SiO2气凝胶负载的Ni/SiO2催化剂。载体比表面的增大对POM反应稳定性有一定的促进作用，而Ni/SiO2-AG催化剂上尽管其Ni粒径明显大于SiO2-BG负载的Ni催化剂（因SiO2-BG表面上几乎未存在羟基），但SiO-AG表面上存在显著的羟基则明显对其负载的Ni催化剂的POM反应性能和反应稳定性有着良好的改善，;然而，PVP的添加则可使两种凝胶负载的Ni催化剂均呈良好的POM反应性能和反应稳定性。进一步的表征则说明制备中PVP的引入改变了Ni与载体SiO2间的相互作用和Ni颗粒的大小及其分布。催化剂制备中于浸渍液中加入聚合物PVP，可有效抑制载体孔道在焙烧中的收缩，Ni物种可进入亲/疏水性载体孔道中较深处，抑制Ni颗粒在焙烧中的生长，进而增强Ni-载体间的相互作用，从而提高其在POM反应中的稳定性。
采用其它金属前驱盐添加浸渍法制备了一系列不同金属氧化物修饰的SiO2负载Ni基催化剂。其中，Y2O3修饰的Ni/SiO2催化剂具有较好的POM反应性能和稳定性。负载量、浸渍顺序、反应气空速等对催化剂POM反应性能和稳定性影响的进一步考察，表明适量Y(10wt％)的引入有利于提高催化剂的POM反应性能和反应稳定性，有利于增强金属Ni低温活化甲烷的能力;而浸渍顺序和载体SiO2的比表面积也对催化剂POM反应稳定性有一定程度的影响。表征结果显示，Y2O3可以高分散于载体SiO2表面，适量Y的引入可有效促进金属Ni在载体表面上分散性的提高，使其粒径减小，增强金属Ni与载体SiO2间的相互作用，但Y过量时，则会部分覆盖于Ni活性位，使活性位数量减少，使反应性能下降。