甲烷（CH4）的活化利用涉及到能源和环境两大领域，是当今化工和催化领域的前沿课题。随着石油资源的日益短缺，人们对天然气的开发利用越来越重视。作为天然气的主要成分，甲烷的有效利用有着巨大的应用价值。天然气化工中包括甲醇在内的几乎所有产品都是把甲烷转化为合成气后再生产的，近一半的成本消耗在合成气的生产上。多年来，人们一直在寻找将甲烷直接转化为有用化工产品的方法，但到目前为止，这个问题并未得到解决。该课题难度主要存在于两方面。首先，作为最简单的饱和烷烃，和其它烷烃相比，甲烷具有结构上的特殊稳定性（正四面体）以及最高的C-H键键能（439kJ/mol）。其次，甲烷有效利用的难度还在于，产物往往比甲烷活泼的多，选择性难以得到保证。因此，开发新型的甲烷直接催化氧化制甲醇工艺势在必行。离子液体是由离子组成的室温下呈液体的熔融盐。室温离子液体具有蒸汽压低、不挥发、不可燃、溶解性好、相稳定性好、热稳定性好、水稳定性好等优点，代替了传统的有机溶剂，广泛应用在有机和酶的合成以及分析领域。离子液体种类众多，具有可设计性,不仅可以作为良好绿色溶剂，而且某些离子液体具有催化活性。本次研究从离子液体的催化性能入手，考查了不同离子液体在甲烷转化反应中对甲烷转化率的影响。本论文首先合成一系列酸性离子液体并进行了FT-IR表征。其次，分别考察在离子液体与PdCl₂共同存在的催化体系中甲烷直接转化的转化率和在以离子液体单独作为催化剂的体系中甲烷直接转化的转化率。利用GC、GC-MS、¹HNMR和FT-IR等仪器对反应产物进行分析。研究结果表明：（1）在以PdCl₂为催化剂，以离子液体[mim]+HSO₄^-、三氟乙酸、三氟乙酸酐为媒介，K₂S₂O₈为氧化剂的催化体系中，离子液体[mim]+HSO₄^-可以提高甲烷直接转化体系中催化剂PdCl₂的催化性能，通过催化氧化可使甲烷直接转化为甲醇，甲烷转化率可以达到28%。离子液体[mim]⁺HSO₄^-有利于甲烷直接转化的进行，是该体系良好反应介质。（2）在以离子液体[mim]⁺HSO₄^-为催化剂，以三氟乙酸、三氟乙酸酐为媒介，K₂S₂O₈为氧化剂的催化体系中，离子液体[mim]⁺HSO₄^-能够在一定的条件下活化甲烷，相对其他甲烷催化体系，该催化体系的条件温和，催化剂易得，甲烷转化成本相对较低，甲烷转化率可以达到21%。（3）离子液体[mim]⁺HSO₄^-、[Bmim]⁺Cl^-在本次研究的甲烷非常规直接催化氧化体系中都能够稳定存在。