天然气的综合利用是重要的研究课题。天然气是重要的化石燃料和能源，主要成分为甲烷(CH4)，还含有少量硫化氢(H2S)等气体。硫化氢可在催化剂作用下与甲烷反应而除去，其反应微观示意图如图1所示。
利用甲烷催化制取氢气。一种甲烷水蒸气催化制氢的透氢膜反应器如图2所示，通入的甲烷和水蒸气在高温和催化剂作用下反应生成一氧化碳和氢气(该反应是吸热反应)，一部分氢气通过透氢膜与膜外侧通入的氧气反应。
利用甲烷在高温、Cu-Pd催化作用下分解可制取新型碳单质材料——石墨烯，石墨烯具有很高的强度和优良的导电性能。
