甲烷-CO2重整可望转化利用甲烷的同时大量利用CO2，成为一项“绿色”的化工技术而受到世界的广泛关注。尽管如此，该过程的热力学特性决定了反应需要高温，而且其副反应易于产生积碳。因此，该过程工业应用的主要挑战在于解决Ni基催化剂的烧结和积碳失活问题。

Ni基催化剂的设计制备需要综合考虑多种因素。综合他人的研究结果，在利用金属-载体相互作用或空间限域来限制Ni颗粒团聚生长的同时，也应考虑添加碱性助剂或载氧体等促进CO2对积碳的氧化消除，最为重要的是Ni基催化剂上的积碳行为具有结构敏感性，必须通过对Ni纳米颗粒的晶面、形貌、尺寸的调控，使得碳物种的生成和消除速率达到平衡。

在实践中，利用ZrO2作为载体稳定Ni纳米颗粒（>5nm）设计制备了Ni-CaO-ZrO2催化剂。由此使得金属与载体应具有一定的相互作用，以抑制Ni纳米颗粒的烧结；并且为了提高Ni颗粒的抗积碳能力，金属Ni颗粒应为光滑的球形，以便减少棱角台阶位抑制过渡的甲烷裂解。