合成气是工业领域极其重要的化工原料，被用于生产多种化工产品和液体燃料，如合成氨、甲醇、二甲醚等。以富CH₄气态原料（如：天然气、页岩气、煤层气、焦炉气等）制取合成气具有高效、环保且产物纯度高等优势，同时也符合我过当前要求加快天然气产业发展，提高天然气在一次能源消费中的比重这一能源战略布局。
化学链CH₄重整制合成气是更先进环保的合成气制备新技术。但是，缺少合适的载氧体材料是制约该技术工业化发展的主要瓶颈。当前研究证明，廉价的天然铁钛矿矿石是较为理想的载氧体，相比于化学合成的载氧体材料，铁钛矿天然易得且储量丰富，具有更好的经济型与技术开发前景。但铁钛矿与CH₄间的氧化还原反应活性过低，且两者间的反应易受微量CO₂的抑制而完全终止。
    本研究采用单一的天然铁钛矿矿石即作为催化剂也作为载氧体材料：拟利用还原态铁钛矿矿石作为催化剂以同步活化CH₄和气态原料中的少量CO₂，以同种的氧化态铁钛矿矿石作为载氧体氧化CH₄产生合成气，使两者按一定空间分布形式始终共存于化学链CH₄重整过程中，以间接提高载氧体与CH₄的反应性能并同时催化转化CO₂、消除CO₂抑制作用、实现CO₂同步利用。此外，该研究工作将深入阐明还原态铁钛矿对CH₄的催化预活化机理、考察CO₂抑制铁钛矿与CH₄反应的微观成因，以及以还原态铁钛矿催化干重整反应来消除CO₂抑制的宏观规律。最后，基于流化床反应器优化还原态与氧化态铁钛矿颗粒在反应器中的最佳空间分布方案。
    相比于传统的利用化学手段改善铁钛矿载氧体活性的办法，该方法充分利用了廉价天然矿石作为催化剂和载氧体的双重特性，有效克服了天然铁钛矿载氧体活性低、易受CO₂抑制的劣势。该方案在对载氧体性能实现极大提升的同时，无需对载氧体做大幅度化学修饰及物理处理，亦无需引入客体组分，提升了经济性及实际可操作性。
 

化学链，甲烷重整，二氧化碳转化，铁钛矿，流化床