本发明提供了一种等离子体与特定微观结构催化剂耦合用于提高低温甲烷干重整制备合成气反应性能和能量效率的方法，所述方法为：以甲烷和二氧化碳为原料，以Ni/Al2O3为催化剂，在等离子体反应器中进行反应，温和条件下制备合成气；Al2O3为具有不同微观结构的纳米片状Al2O3、羽毛状Al2O3、球花状Al2O3、棒状Al2O3中的一种或多种的混合。上述不同结构载体直接影响Ni颗粒的分散、稳定以及放电电容，从而影响温和条件下Ni/Al2O3催化性能。本发明的方法显著提高了金属Ni的分散性，同时提高了等离子体放电条件下催化剂上的能量效率以及催化剂的放电稳定性，实现了温和条件下CH4和CO2的高效转化。