随着世界资源的消耗和能源结构的调整,发展新资源及替代资源成为热点。C02不仅是主要的温室气体,同时也是一种宝贵的碳一资源,合理开发利用C02对控制环境污染和温室效应以及碳资源的综合利用都有重大意义。但是二氧化碳分子十分稳定,分解活化通常需要高温、催化剂和光、电等能量的输入,而且高温容易导致催化剂失活。因此,研究高效催化剂的制备和积极寻求新的二氧化碳活化方法是研究二氧化碳转化利用的新动向。等离子体,尤其是低温等离子体,作为一种非常规手段,在催化剂制备、温室气体转化等领域受到了越来越多的重视,具有良好的发展前景。本文以二氧化碳加氢转化为模型,做了以下三个方面的研究：催化剂的制备方法对催化剂活性有很大的影响,选择最佳的制备方法对于提高催化剂活性非常重要。本文利用等离子体技术制备催化剂,对比考察了等离子体技术制备的催化剂和常规方法制备催化剂的反应活性,并采用XRD、SEM、TPD、BET等手段对催化剂进行表征。本文通过改进的溶胶-凝胶法和浸渍法制备出了以活性氧化铝为载体的负载型Ti02催化剂。设计正交实验,经等离子体处理制备出一系列的掺铜催化剂,然后对各条件下的催化剂通过x射线衍射和扫描电镜进行表征,并通过等离子体催化还原CO2的实验来检测催化剂的催化活性,从而确定出制备负载型Ti02催化剂的最佳工艺条件：钛酸丁酯：无水乙醇：冰乙酸：水=1：4：0.3：0.4(体积比)；pH值为3；Cu的负载量为0.80%(wt%)；焙烧温度500℃；搅拌时间lh。此时,CO2的转化率可高达35.04%。此试验结果可表明：Cu-TiO2/Al2O3催化剂有效改善了纳米Ti02颗粒的催化活性,提高了对C02的利用率。将冷等离子体炬用于制备Cu/MoO3-Al2O3催化剂,其中等离子体辅助焙烧还原法快速简捷,等离子体处理过程只有十几分钟时间,取代了常规催化剂中2h的热焙烧和2h的高温还原过程,大大缩短了催化剂制备时间。本文对比考察了等离子体直接处理和焙烧后等离子体还原的催化剂的催化性能。XRD表征结果说明了未焙烧直接等离子体处理的催化剂晶粒更小,分散更好。等离子体制备催化剂,可以增强催化剂活性组分的分散度。BET表征结果说明了未焙烧直接等离子体处理的催化剂孔径更小,比表面积更大。等离子体制备的催化剂具有较大的比表面积,一定程度上有利于催化剂在C02加氢反应中活性的增加。CO2-TPD表征结果显示未焙烧直接等离子体还原的催化剂CO2脱附峰的面积要大于焙烧后等离子体还原的催化剂CO2脱附峰的面积,CuO负载量高的催化剂CO2脱附峰的面积要大于负载量低的催化剂CO2脱附峰的面积。因此可以推测,未焙烧直接等离子体还原的催化剂表面具有较多的活性位。另外,等离子体反应体系是个复杂的反应体系,研究反应机理有利于提高对该反应体系的认识。本文主要对等离子体技术制备催化剂以及等离子体反应体系的反应机理进行了推理和量子计算,利用分子模拟软件模拟CO2和H2合成甲醇的反应机理。首先,应用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G++**水平上优化反应过程中各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,在优化基础上再计算频率来确定反应的过渡态,然后在CCSD/6-311G++**水平上计算各物种的单点能,并对总能量进行了零点能校正。最后做出反应过程的势能面图,由势能面图可知：在两条反应通道中,生成中间体CO放出能量比生成HCOOH的大,反应的最优途径是先生成HOCO,继续加氢生成CO,然后再生成甲醛,最后生成甲醇。