（1）研究背景及膜材料概述 膜反应过程被认为是影响化工与石油化工未来的重要前沿技术，在我国能源、环境等领域均具有重要的应用前景。

天然气是当今世界能源的重要组成部分，而将天然气的主要组成(CH4)催化转化为合成气(CO H2)是提高其利用率的一个重要过程[1]。

目前，生产合成气的商业路线主要是甲烷的水气重整(CH4 H2O = CO 3H2, ΔH0298K = 206 kJ mol-1)[2]。

然而这个过程需要大量的能耗，且产物的H2/CO比例较高不适合在下游将合成气用于甲醇生产或费托合成。

使用甲烷部分氧化(POM) (CH4 1/2O2 = CO 2H2, ΔH0298K = -36 k#1032; mol-1)将甲烷转化为合成气是一个放热过程能耗小，并且产品的H2/CO比例更加合适，因此POM是一个理想的制备合成气的过程。

但是，这个过程需要大量的纯氧。

在天然气的转化利用中膜反应过程可以直接以空气作为氧源，将纯氧分离和POM反应集成在一个反应器中进行，预计比传统氧分离设备降低成本30%以上，并且能够控制反应进程，防止放热反应引起的飞温失控。

近些年，采用混合导体致密渗透膜反应器进行甲烷部分氧化制合成气受到人们的广泛关注[3-8]。

该类膜反应器的工作原理为: 进料甲烷从膜管管程入口引入，而进料空气从反应器壳程入口引入，反应所需要的氧气由氧渗透膜管分离空气来提供。

混合离子电子导体（mixed ionic-electronic conducting, MIEC）致密透氧膜是一类同时具有氧离子和电子传导性能的陶瓷膜。