近年来由于人类活动,大气中二氧化碳不断积累,引发了温室效应、海平面上升等一系列环境问题。CO₂的转化利用,特别是加氢合成燃料,正逐渐引起人们的重视。本论文针对氧化铟、氧化铈负载催化剂CO₂加氢反应催化体系开展实验和理论研究。利用氩气放电冷等离子体技术制备了Ni/CeO₂催化剂,其在低温和大空速下具有优异的二氧化碳甲烷化活性。反应过程中的活性位点进行了研究,发现镍在反应过程中为金属态,而氧化铈为部分还原态。此外,相比于焙烧分解法制备的催化剂,等离子体技术制备的样品中Ni纳米颗粒分散性更好,与载体的相互作用更强;而载体氧化铈在还原和反应过程中也表现出更高的氧空位浓度。这些均有利于低温下H₂和CO₂的活化,同时促进表面上中间产物的加氢过程。除了CO₂甲烷化,这种简易的制备策略同样可以应用于甲烷重整,合成气制甲烷等反应中。使用多肽辅助的室温电子还原技术制备了Pd-P/In₂O₃催化剂,在CO₂加氢制备甲醇的反应中表现出高于普通方法制备的催化剂的活性。表征结果证明Pd-P/In₂O₃催化剂中Pd颗粒分散性更好,产生了更多的Pd-In₂O₃界面,且可以抑制Pd In合金的生成,表现出优异的氢气解离能力。此外,载体In₂O₃表面也具有更多的氧空位,使其具有更强的CO₂活化能力。而由肽模板带来的N掺杂则降低了CO₂加氢反应的能垒,使得反应更容易进行。制备了Au/In₂O₃催化剂,发现其具有优异的CO₂加氢制备甲醇催化活性。经过一系列原位表征,发现催化剂具有很强的金属-载体相互作用,在反应条件下的活性相为Au^δ+-In₂O_3-x界面。带有部分正电的Au^δ+可以解离活化氢气,而Au^δ+-In₂O_3-x界面则可以活化CO₂。两者协同作用,最终反应得到产物甲醇。此外,还研究了催化剂还原气氛下高温失活的机理,即载体表面的氧化铟被彻底还原为一层无定形的金属态In,覆盖载体氧化铟的表面和Au^δ+-In₂O_3-x界面,使催化剂失去活性位点而失活。基于密度泛函理论,构建了Au₄/In₂O₃（110）模型催化剂体系。从理论上论证了带有部分正电的Au^δ+团簇为H₂分子的活化解离提供了可能,而Au₄/In₂O₃模型的界面则为CO₂分子活化提供活性位点。这样界面和Au团簇在反应中起到了协同作用,H₂不断被Au₄团簇解离活化,并传递到被吸附的CO₂上,使得加氢反应在界面处顺利进行。反应机理研究表明,在Au₄/In₂O₃模型催化剂上CO₂加氢生成甲醇主要通过HCOO路径实现,其中相比于H₂COH路径,H₃CO路径更容易进行;HCOO是重要的中间产物。