CO2的过量排放导致了温室效应等许多环境问题,利用丰富的CO2生产化工产品或可再生能源是具有重要意义的。甲醇是一种优质能源和高附加值化工产品,存储和运输很便利。随着甲醇需求的增加,CO2催化加氢合成甲醇得到了研究者的更多关注。开发高活性、高选择性和高甲醇产率的催化剂是CO2合成甲醇工业的关键。本文分别采用共沉淀法、浸渍法、固相研磨法制备了 ZnO-ZrO2催化剂,用于CO2加氢合成甲醇反应,筛选出了较优的合成方法;接着对较优方法的合成条件进行了优化;在此基础上考察了助剂Mg、Al、Cr、Fe的掺杂和掺杂量对催化剂的结构和性能的影响,以期获得较高品质的改性催化剂。不同方法制备的催化剂结构和性能有很大不同。固相研磨法催化剂杂质较多;浸渍法催化剂中ZnO简单分散在ZrO2上,没有进一步紧密结合;相比之下,共沉淀法催化剂纯度高,ZnO和ZrO2发生固溶,孔道结构丰富,催化活性更佳。催化剂的催化性能与催化剂的组分、孔结构和组分间相互作用密切相关。与单一成分ZrO2相比,分散在ZrO2上的ZnO存在大量的碱性位点,增加了 CO2的吸附;丰富的孔道结构、较高的比表面积有助于提高CO2转化率,但不是决定因素;Zn掺入ZrO2晶格形成的固溶体引发的协同作用导致了 ZnO-ZrO2的高甲醇选择性。共沉淀法的沉淀方式和陈化时间对催化剂的物理性质和催化性能均有很大的影响。在正向沉淀和不陈化时,催化剂具有更优的催化活性,CO2转化率9.02%,甲醇选择性88.49%,甲醇产率为6.24%。助剂的掺杂对催化剂的物理性质和催化性能均有很大的影响。Mg的出现细化了颗粒,增加分散;引入MgO碱性位点,增强了 CO2吸附,使CO2转化率有很大提升,但甲醇选择性有所降低。Cr的出现影响了 ZnO和ZrO2的结合,虽然CO2转化率有较大提升,但催化剂的甲醇选择性明显降低。Al的掺杂量较高时出现大量属于A12O3的微孔;引入了酸性中心,促进了加氢反应的进行;同时A12O3的亲水性影响了催化剂的甲醇选择性。Fe的掺杂使催化剂颗粒变大、孔道变宽,比表面积大幅下降;随着Fe掺杂量的增加,CO2转化率增加,甲醇选择性减小,甲醇时空产率维持在稳定值。当掺杂摩尔分数为3%的Mg时,催化性能得到了最大改善。CO2转化率12.93%,甲醇选择性81.54%,甲醇产率10.54%,是未掺杂催化剂的1.32倍。同时t-ZrO2结晶适中,ZnO和MgO与ZrO2结合紧密,发生了固溶,具有强相互作用;颗粒尺寸集中在25 nm,孔道丰富,比表面积达44.128 m2/g。