甲烷化学链水蒸气重整制氢（CL-SMR）是一种新颖的合成气和高纯H₂制备方法，而载氧体选择及性能优化是CL-SMR技术的关键，其对甲烷转化率、合成气选择性以及氢气产量和纯度等起着决定性作用。铁基载氧体载氧率高、价格低廉且环境友好，在CL-SMR领域具有良好的应用前景。以高含铁量工业固废赤泥为载氧体，提升合成气与氢气产量和纯度为目标，研究了改性赤泥在CL-SMR过程中的反应活性和循环稳定性，并结合物化特性表征揭示其内在作用机理。首先采用浸渍法制备了Ni改性赤泥载氧体，在小型固定床试验台上进行了CL-SMR实验，研究了NiO负载量和温度对甲烷转化率、CO选择性、H₂/CO比、合成气与氢气产量及纯度的影响。结果表明，NiO负载量和温度对CL-SMR特性具有显著影响，随着温度或NiO负载量的增加，载氧体反应活性和甲烷转化率增加，但CO选择性均呈先上升后下降的趋势；最佳反应温度为900 °C，最佳NiO负载量为5 wt %，此时CO选择性为94.1%，H₂/CO比为2.01，合成气和H₂产量分别为2.82 mmol·g^-1和2.20 mmol·g^-1，且H₂纯度可达99.86%。Ni改性虽然能有效活化甲烷分子，提高甲烷转化率，并增强载氧体反应活性；但CH₄转化率仍然较低（~27%），CeO₂具有良好氧离子传递能力，有望能提高CH₄转化率。进一步制备了Ni-Ce复合改性赤泥载氧体，研究了Ni-Ce复合改性对赤泥载氧体CL-SMR特性的影响。结果表明，随着CeO₂负载量的增加，CH₄转化率和合成气产量均大幅提高，但积碳量也随之增加，导致制氢纯度降低；最佳CeO₂负载量为10 wt %，此时甲烷转化率可达85 %，且蒸汽重整阶段氢气纯度达99.34 %。CeO₂可有效提升载氧体中的晶格氧活性，其与铁氧化物生成的CeFeO₃可进一步提高晶格氧传递速率，使载氧体具有较高的反应活性。此外，考察了5Ni-RM载氧体的循环稳定性，通过50次长周期循环实验，验证了Ni-Ce复合改性赤泥载氧体用于CL-SMR的可行性。

化学链；甲烷；水蒸气；重整；赤泥；改性