化学链甲烷氧化偶联(CL-OCM)是一种极具开发前景的甲烷制乙烯替代工艺。本文采用分子动力学模拟的方法计算8种金属氧化物催化剂-载氧体CL-OCM反应性能，并对性能最优的Mn2O3开展反应时间和颗粒尺寸的深入研究。结果表明：适当延长反应时间有利于提高C2H4选择性；C/O=1是Mn2O3的理想尺寸。基于以上结果深入分析了Mn2O3CL-OCM界面反应路径和晶格氧传递问题，以深度揭示反应机理。CH3*气相二聚化生成C2H6的是CL-OCM最主要的碳偶联路径。除此之外，还存在两条碳偶联路径，均由CH2*引发。CH3*与OH*表面结合生成甲醇是CL-OCM副反应的先决步骤，抑制甲醇生成是提高CL-OCM反应C2选择性的关键。晶格氧存在转化，表面晶格氧是甲烷活化的活性氧。晶格氧数量差异及体相晶格氧迁移阻力差异是导致CH4转化率和C2选择性不同的主要原因。该研究为CL-OCM催化剂-载氧体的机理探究提供新的方法。