二甲醚既是一种基本的化工原料,又是一种新型动力燃料,将CO2还原成具有高附加值的二甲醚产品,能解决石化资源短缺、环境污染等问题,是能源、环境、物理、化学、材料等多学科领域的关注热’点。但CO2的化学惰性限制了CO2转化技术的发展,开发高效的CO2活化催化剂以及对CO2合成二甲醚的反应过程进行机理探究,是推广CO2转化技术的关键。本文对Cu-Fe-Zr/HZSM-5催化剂及其催化CO2合成二甲醚反应进行研究,内容包括以下三方面。首先,开发新型的CO2活化催化剂Cu-Fe-Zr/HZSM-5,并通过一系列的表征手段和活性评价实验,分析催化剂结构与催化性能之间的联系。催化剂的结构特性通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、H2程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(H2-TPD、CO2-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重-差热(TG-DTA)等方法进行表征,结果表明ZrO2的加入可调控催化剂的孔径及比表面积,加强Cu与Fe之间的相互作用,可改变CuO的化学态,可提高催化剂的还原性能,同时可通过改变Cu-Fe催化剂对H2和CO2吸附强度,调变Cu-Fe催化剂对H2和CO2的吸附性能。考察还原温度、反应温度、反应压力、空速等因素对CO2合成二甲醚反应的影响,研究表明最优工艺条件为：还原温度为30℃、反应温度为260℃、反应压力为3.0MPa、空速为1500mL·gcat-1·h-1时,CO2的转化率为28.4%,二甲醚的选择性为64.5%,且催化剂的反应活性在16小时内保持稳定；其次,对C02催化加氢合成二甲醚过程进行本征动力学研究,建立C02合成二甲醚的本征动力学模型,为提高CO2转化率和二甲醚选择性提供实验数据和理论基础。本征动力学研究以逆水煤气反应、甲醇合成、甲醇脱水合成二甲醚反应为CO2催化加氢合成二甲醚的基本反应,反应活化能分别109.16kJ·mol-1、173.72kJ·mol-1、89.91kJ·mol-1,生成H2CO、HXCH3OHCH3+分别为甲醇合成以及甲醇脱水反应的速率控制步骤,通过提高这两个中问产物的反应速率能增加CO2催化加氢合成二甲醚总反应速率；最后,采用密度泛函理论研究C02在Cu(111)面的吸附状态及甲醇合成过程。考察C02在Cu(111)面的8种吸附构型,其中线性型C02以水平方式吸附于Cu(111)面桥位为最优吸附构型,吸附能最小,C02水平吸附于Cu(111)桥位的吸附能为-8.70kJ·mol-1, CO2在Cu(111)表面物理吸附,Cu主要作用为解离吸附H2, Fe3O4作为助剂吸附CO2, CO2溢流到Cu和Fe304表面与Cu上解离吸附的H原子进行化学反应。对CO2和H2合成甲醇的2种反应历程分别进行分子模拟,表明CO2合成甲醇是遵循甲酸途径进行的,经分子模拟计算确定的逆水煤气反应、甲醇合成反应的速率控制步骤与本征动力学实验研究结果一致,对于速率控制步骤的反应能垒,分子模拟与本征动力学研究结果相符,分子模拟过程可对实验现象进行预测和理论指导。