二氧化碳的大量排放,造成大气中其浓度升高,导致了“温室效应”,威胁着人类的生存。二氧化碳是C1化工的重要化工原料,广泛地存在于工业生产和日常生活中,通过加氢还原、分子聚合、逆水煤气反应等多种手段合成新的化学品,可以实现二氧化碳的资源化利用。本课题以二氧化碳加氢制甲醇为研究对象,采用两性氧化物ZrO₂为载体,以氧化铜为主要活性组分,用氧化铟为助催化活性物,通过低温等离子体对催化剂的分散性、粒径和吸附性能等进行改性,研究改性后催化剂对反应的选择性和转化率的影响。具体内容如下:（1）研究氧化铜在载体上的分散性、比表面积和还原性能等对CuO/ZrO₂催化活性的影响。采用溶胶-凝胶法制备了不同Cu/Zr摩尔比的金属氧化物催化剂,从XRD和BET结果可以看出,在Cu₁Zr₄-O（Cu/Zr=1/4）催化剂中,CuO主要以高分散状或无定型形式分散在载体表面上。此时,催化剂的分散性较好、结晶度较低,且催化剂的比表面积高达111.36 m²/g;由XPS表征可知,Cu₁Zr₄-O催化剂Cu 2p轨道结合能向低结合能处偏移,Cu₁Zr₄-O的还原能力得到增强。考察反应温度、压力和空速等工艺条件对CO₂转化率和CH₃OH选择性的影响,实验结果表明:在反应温度250.0℃,压力2.0 MPa,空速12000 mL/（g·h）,碳氢比H₂/CO₂=3/1反应条件下,CO₂的转化率为8.0%,甲醇的选择性为59.5%,甲醇的收率可达4.7%。（2）探索助催化剂氧化铟在催化剂中的存在形式和对催化活性的影响。在Cu/Zr=1/4的基础上,为了进一步提高铜基催化剂活性、选择性以及稳定性,通过添加主族金属元素In掺杂得到了改性的Cu₁In_xZr₄-O催化剂。采用溶胶-凝胶法制备Cu₁In_xZr₄-O催化剂,调控Cu/In/Zr金属摩尔比,使得铜和铟形成单一的合金结构。XRD表征结果分析证明:当Cu/In/Zr=1/2/4时,Cu₁In₂Zr₄-O催化剂中形成了一种新型的Cu₂In合金结构;H₂-TPR结果表明:Cu₁In₂Zr₄-O催化剂具有较好的还原性能;H₂-TPD和CO₂-TPD证明了Cu₂In合金能够促进催化剂对H₂和CO₂的吸附,且能够降低催化剂的脱附温度。在270.0℃,2.0 MPa,GHSV=12000 mL/（g·h）,V（H₂）/V（CO₂）=3/1的反应条件下,Cu₁In₂Zr₄-O催化剂的CO₂转化率为12.8%,甲醇的选择性为72.8%,甲醇的收率达到9.3%,且该催化剂在加氢固定床运行100 h后,催化效率仍然保持在98%以上。（3）探讨低温等离子体改性Cu₁In₂Zr₄-O催化剂对催化性能的影响规律。采用性能较好的Cu₁In₂Zr₄-O催化剂为研究基础,利用低温等离子体改性催化剂,分别得到焙烧前改性的Cu₁In₂Zr₄-O-PC催化剂和焙烧后改性的Cu₁In₂Zr₄-O-CP催化剂。XRD、SEM和H₂-TPR等表征结果表明经过低温等离子体改性后的催化剂结晶度较低、粒径较小、分散性较好以及还原性能良好,证明了低温等离子体改性后催化剂具有较好活性和选择性。在反应温度270.0℃,反应压力2.0MPa,V（H₂）/V（CO₂）=3/1和GHSV=12000 mL/（g·h）条件下,Cu₁In₂Zr₄-O-PC催化剂的CO₂转化率为13.3%,甲醇的选择性为74.3%,甲醇的收率高达9.8%,且甲醇的收率在Cu₁In₂Zr₄-O催化剂的基础上提高了5.4%。本文以提高铜基催化剂催化二氧化碳加氢制甲醇的活性和选择性为研究目标。通过提高氧化铜的分散性、铜铟的合金化组织的形成和低温等离子体改性等手段,可以增加催化剂表面的还原性、促进二氧化碳向催化剂表面扩散,从而达到提高二氧化碳加氢制甲醇的选择性和转化率。实验结果表明:在270.0℃,2.0MPa,GHSV=12000 mL/（g·h）和V（H₂）/V（CO₂）=3/1的反应条件下,经过低温等离子体处理后的Cu₁In₂Zr₄-O-PC催化剂,其CO₂转化率为13.3%,甲醇的选择性为74.3%,且能够在加氢固定床连续反应100 h。