本文以探明SiO₂负载的Rh、Ru、Ir催化剂上甲烷部分氧化（POM）制合成气的反应机理及其差异本质以及焙烧温度对Rh/Al₂O₃催化剂POM反应性能的影响为主要目的。首先采用低温N₂吸附、H₂（或O₂、CO）化学吸附、XRD、XPS、程序升温（H₂-TPR、O₂-TPD、TPSR）等实验技术对相关催化剂进行了表征,并对催化剂的POM反应性能进行了详细考察。在此基础上采用原位时间分辨红外光谱、原位拉曼光谱、CH₄脉冲、瞬时产物分析技术等对各贵金属催化剂上POM反应的初级产物、反应条件下活性金属的价态和催化剂表面的碳物种以及催化剂的亲氧能力进行了考察。实验结果表明,在还原态Rh/SiO₂上,CO是POM反应的初级产物,因而反应以直接氧化机理为主;而在还原态的Ru/SiO₂上,CO₂是POM反应的初级产物,因而反应以燃烧-重整机理为主;在新还原的Ir/SiO₂上,CO是POM反应的初级产物,而在稳定反应条件下CO生成的主要途径可能不同于新鲜的催化剂表面。在POM反应条件下,SiO₂负载的贵金属催化剂床层前部均未检测到活性金属氧化物的拉曼谱峰,在Rh/SiO₂和Ir/SiO₂上还可观察到由甲烷解离所生成的碳物种,表明大多数的活性金属处于还原状态。以含微量O₂的He为载气的CH₄脉冲反应结果表明在相同的实验条件下Ru较Rh和Ir更易于被氧化。上述结果表明造成SiO₂负载的贵金属催化剂上POM反应机理差异的本质可能与Rh、Ru和Ir等对氧亲合力及M-O键能的高低以及反应条件下催化剂上生成的积碳物种等有关。Rh/Al₂O₃催化剂上POM反应的初级产物与焙烧温度有关,在600℃焙烧的Rh/Al₂O₃上,CO是POM反应的初级产物;而在900℃焙烧的Rh/Al₂O₃上,CO₂是POM反应的初级产物。造成600℃和900℃焙烧的Rh/Al₂O₃催化剂上POM反应机理差异的本质主要是不同温度焙烧的催化剂上Rh物种与Al₂O₃载体之间的相互作用不同,从而导致Rh氧化物的可还原能力以及催化剂表面的O^2-物种浓度不同。