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随着全球石油资源的不断减少,天然气的消费比重日益增加,寻找高效、低排放的燃烧路线成为天然气合理利用的关键。与普通燃烧相比,催化燃烧具有更高的燃烧效率和能量利用率。因此,甲烷催化燃烧的研究受到世界各国的广泛关注。本文对过渡金属氧化物催化剂催化甲烷燃烧性能进行了考察,主要包括：活性组分的筛选、优化制备方法和助剂的考察。对比了不同载体对Co基催化剂催化性能的影响。系统的研究了Ce02助剂对Cr基催化剂催化甲烷燃烧性能的促进作用及反应机理,并对Cr基催化剂进行了Pd修饰以及催化剂的放大制备。详细得到如下结论：1.以γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备的过渡金属氧化物催化剂(负载量为20wt%)均具有甲烷催化燃烧活性,活性顺序为：Cr>Mn>Cu≈Co>Fe。活性最佳的Cr/Al2O3催化剂对应的起燃温度和完全燃烧温度分别为359℃和486℃。2.以氯化铬为前驱体制备的30wt%Cr2O3负载量的Cr基催化剂具有较好的甲烷催化燃烧性能。添加Ce02助剂改性后可以提高Cr基催化剂的甲烷催化燃烧活性和高温稳定性。Ce02改性后的催化剂30Cr3Ce/Al2O3的起燃温度和完全燃烧温度分别降低到了320℃和420℃。Cr基催化剂的活性物种Cr6+以四面体的铬酸盐[CrO4]ads形式存在于催化剂中,Ce02改性有助于促进Cr3+与Cr6+之间的氧化还原循环以及Cr的过渡态Cr5+的形成。此外,考察了Ce02修饰载体A1203的Cr基催化剂,Ce02对载体的修饰改变了催化剂表面Cr物种的价态及性质,并通过产生晶格氧提高了催化剂的氧化还原性能,进而提高了催化剂甲烷催化燃烧活性。3.对催化剂30Cr3Ce/Al2O3进行了公斤级工业放大制备,放大后催化性能有所下降,对其进行二次浸渍的改进后,催化性能大幅提升。实验室和放大制备的催化剂在350℃下甲烷转化率分别为27.3%和19%,经80h长周期运转,转化率分别为26.5%和18.1%。4.采用沉淀法制备Pd修饰的Cr基催化剂,且在制备中进行还原处理,制得催化剂PR-Pd30Cr/Al2O3具有最高的甲烷催化活性,起燃和完全燃烧温度分别为290℃和390℃。并且Ce02的添加可以在高温下抑制活性组分的团聚、缓解比表面积的下降和催化剂活性的降低。5.不同载体对于Ce改性的Co基催化剂而言,对催化性能的影响不同,其中以纳米A1203作为载体,Co/Ce比为5：5时催化剂具有最低的甲烷起燃温度和完全燃烧温度,分别为398℃和560℃。