天然气（CH₄）作为连接传统能源和可再生能源的桥梁,在全球范围内开始发挥出越来越重要的作用。目前负载PdO催化剂因其在CH₄催化氧化反应中展现出了最佳的催化活性而引起众多关注,但天然气是一种成分很复杂的混合气,它含有微量的含硫物质,比如H₂S、SO₂等。含硫物质是绝大多数金属催化剂的天敌,当负载PdO催化剂吸附了天然气中的含硫物质后,它根本无法抵御那些毒物的毒化作用而导致中毒失活。以往对负载PdO催化剂抵御含硫物质毒化的研究都只是暂时减慢了催化剂中毒失活的速度,并不能真正使催化剂获得抵御含硫物质毒化的能力。基于此,本文从一种全新的角度来设计一种具有真正耐硫性的催化剂。因为在元素周期表中,S和O位于同主族,具有相近的性质。本实验决定选择Pd_xS_y物种来代替PdO作为催化剂的活性物种,载体就选用不吸附硫物种的酸性载体SiO₂。本文尝试设计一种新的Pd_xS_y/SiO₂催化剂应用到CH₄催化氧化反应中去。Pd_xS_y物种一般是在H₂S气氛下通过气相硫化法生成的,但气相硫化法因为温度原因,很难得到单一的Pd_xS_y物种,这对本课题的研究造成很大的困难。因此,在本文工作中将使用更加温和的水相鼓泡硫化法来制备催化剂,将H₂S气氛以水相鼓泡的方式对Pd/SiO₂进行硫化。相比与气相硫化法,本方法具有更加温和的硫化温度,更容易制备单一的硫化钯物种,利于探索硫化钯物种种类和催化剂活性的关系。本论文将从硫化气氛的组成,浓度,流量和硫化温度等各个方面对催化剂的影响展开研究。并考察Pd_xS_y物种在CH₄催化氧化反应中的抗硫性、催化活性以及稳定性。通过XRD、XPS、TEM、TPR、TPO等表征对催化剂进行分析,研究发现:对负载钯催化剂进行液相硫化得到了单一的Pd₄S物种,在H₂S/H₂气氛下进行液相硫化时,随着H₂S浓度的增高,催化剂Pd₄S的含量呈现先上升后下降的变化,在H₂S浓度为7%时Pd₄S的含量达到最高并且催化活性最好。使用不同的流速H₂S/H₂（10%）的硫化气氛对催化剂进行液相硫化时,会影响催化剂的分散度,当流速为30 ml/min时,所制催化剂的分散度最好,其催化性能也最好。在H₂S/N₂（10%）气氛下进行液相硫化时,同样可以得到单一的Pd₄S物种,并且随着硫化温度的增高,催化剂硫化程度越来越大,当硫化温度达到100℃时,催化剂几乎完全硫化为Pd₄S物种各个晶面。通过考察催化剂在含硫物质存在下的CH₄催化氧化反应中的催化活性,可以知道,Pd₄S/SiO₂是具有真正耐硫性的催化剂。正是由于Pd₄S物种的存在,才会使催化剂获得了抵御天然气中含硫物质的毒化,并且在反应中具备很强的稳定性和良好的活性。首先,Pd₄S物种可以保护催化剂表面的PdO物种不被硫物质毒化,使催化剂具备抗硫性。其次,Pd₄S物种具有很强的催化活性,当与PdO物种共存时,催化剂活性完全取决于Pd₄S物种。第三,Pd₄S具有很强的稳定性,在高温富氧的反应条件下不被氧化,使催化剂具备了高度的稳定性。因此Pd₄S与SiO₂的组合成功的阻断含硫物质对活性组分的毒化,使催化剂获得了真正的耐硫性,有理由相信,Pd₄S/SiO₂催化剂将是一种非常有前途的高性能耐硫催化剂。