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。

烃类物质是化石能源的重要组成体，也是重要的基础化工原料。为应对可持续发展和绿色经济的挑战，一方面需要从自然界丰富的烃类物质出发，发展高效、原子经济性的合成技术，直接制备高价值的化学品，实现“分子价值的增量”；另一方面也需要发展温和、高效的催化降解技术，将高分子量、稳定的烃类化学化工产品转化成可再次利用的小分子物质，避免对环境造成污染，实现“污染物质的减量”。本报告介绍黄正课题组以小分子烷烃转化为基础，发展了各类聚乙烯高效温和降解的方法，并对其前景和挑战展开讨论。