焦炉煤气和气化煤气重整制合成气中CH₄/CO₂重整是其中的关键反应步骤,由于反应中催化剂积炭,严重制约其工业化过程,对于催化剂开发,实验已经做了大量的工作,但是由于反应中所形成的中间体和过渡态具有浓度低和寿命短等原因,进一步深化对反应过程的认识非常困难。本文将量子化学计算引入对重整反应的考察,系统研究了不同构型的催化剂在反应条件下可能发生的变化,具体内容如下:以量子化学理论为基础,建立了Ni₆Al₁₆O₂₄的原子簇模型,并对CH₄和CO₂在Ni/Al₂O₃表面的吸附和解离过程进行了系统的研究,分析了Ni组分含量和Al₂O₃晶相结构对催化活性的影响。通过模拟计算得出:1. Ni₆Al₁₆O₂₄原子簇能模拟CH₄/CO₂在Ni/Al₂O₃催化剂表面的化学吸附;CH₄易于吸附在催化剂表面的Ni上活化,而CO₂易于吸附在催化剂表面的O上活化,此时整个吸附体系最稳定,CH_x和CO_x也分别易于吸附在催化剂表面的Ni和O上;加入载体Al₂O₃后,促进了CH₄的解离,此时CH₄的解离仍是造成积炭的主要原因;CH₄、CO₂、CO和H₂在催化剂表面吸附的顺序为: H2>CO>CH₄>CO₂ ,脱附的顺序为CO₂>CH₄>CO>H₂。2.通过计算发现,在制备Ni/Al₂O₃催化剂时,保持Ni的担载量在6.6%（wt）时催化剂的活性最高。减少和增加Ni活性组分的含量都将降低催化剂的活性;Al₂O₃的晶相结构对催化剂的催化活性影响较大,不同晶相结构的Al₂O₃对应的催化剂的催化作用不同,活性顺序为Ni/γ-Al₂O₃>Ni/α-Al₂O₃> Ni/β-Al₂O₃,γ-Al₂O₃对应的催化剂的活性最高。因此在制备Ni/Al₂O₃催化剂时,应选择γ-Al₂O₃做载体。由上面两点可以看出,保持Ni的担载量在6.6%（wt）,γ-Al₂O₃做载体时,催化剂的催化活性最强。以上从微观方面对CH₄/CO₂在Ni/Al₂O₃催化剂表面的吸附进行了系统的研究,通过研究对有载体催化剂表面积炭的主要原因进行了分析,得出的结论总体上解释了部分实验现象并为以后催化剂分子的设计提供了理论指导。