Cu/ZnO催化剂用途广泛,可用于工业甲醇合成、低温水气变换反应、蒸汽重整制氢反应和生物质类的转化反应等。其中,Cu/ZnO催化剂作用下的C02加氢合成甲醇也是近十多年来的一个研究热点。以C02为原料合成甲醇可以减少CO₂的排放,实现碳资源的循环利用,减少温室气体的排放。本论文采用不同的方法制备了一系列形貌及结构可控的Cu/ZnO催化剂,并且以CO₂加氢合成甲醇为探针反应考察了这些催化剂的性能,研究了制备方法、ZnO形态和Cu的负载量等对催化剂结构和性能的影响,分析讨论了铜基催化剂的构效关系,取得的研究结果如下：以硝酸盐或乙酸盐为前驱体、柠檬酸为燃料,采用机械研磨-燃烧法制备了Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂。研究发现催化剂的燃烧过程和物理化学性质与前驱体的种类有紧密的关系。在氮气氛下焙烧,硝酸盐可以和柠檬酸发生燃烧反应,而乙酸盐不能和柠檬酸发生燃烧反应。铜盐的燃烧温度是影响催化剂性能的主要因素,使用硝酸铜、乙酸锌和乙酸铝制备的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂具有更大的比表面积、更大的金属铜比表面积和更低的还原温度,从而具有最高的催化活性。在H2/CO₂ =3,T=240℃, P=3.0 MPa, GHSV=3600 h-1反应条件下,CO₂的转化率达到12.3%,甲醇的收率为7.5%。在空气氛下,以尿素、柠檬酸和草酸为燃料,硝酸铜、乙酸锌和乙酸铝为前驱体,采用机械研磨-燃烧法制备Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂。研究发现催化剂的物化性质与燃料的用量和种类有关。不同的燃料与金属盐的燃烧温度不同,而燃烧温度主要与燃烧焓、气体释放量和燃烧持续时间有关。在燃料过量的条件下,随着燃料用量增加,催化剂的燃烧温度下降。燃烧温度越低、催化剂粒径越小、分散度越大。以柠檬酸为燃料制备的催化剂具有最大的比表面积、表面Cu面积和最高的催化活性。在H2/CO₂=3, T=240 ℃, P=3.0 MPa,GHSV=3600 h-1反应条件下,C02的转化率为16.2%,甲醇的收率为10.3%。采用氨水络合-挥发水解法制备了Cu/棒状ZnO和Cu/丝状ZnO催化剂,考察了ZnO的形态对催化剂性能的影响。结果表明,Cu/ZnO催化剂的物理化学性质与ZnO的形态有紧密的关系。具有较大比例（002）极性面的丝状ZnO制备的Cu/ZnO催化剂界面上有更强的Cu-Zn相互作用和更多的氧空位。在H2/CO₂=3, 240℃,3.0 MPa和0.54 mol/（g-cat·h）反应条件下,Cu/丝状ZnO催化剂显示了最高的空时收率,达到0.55 g-MeOH/（g-cat·h）。以L-抗坏血酸为还原剂,通过化学还原法制备了Cu/圆柱状ZnO催化剂,考察了Cu的负载量对催化剂性能的影响。结果表明,随着Cu/Zn摩尔比增加,催化剂的比表面积和Cu的表面积先增加后下降,ZnO的结晶度逐渐减弱。Cu表面积和Cu-Zn相互作用强度（铜锌协同效应）是影响催化剂活性的主要因素,CO₂转化率是这两个因素相互竞争的结果。甲醇的选择率与氧空位数量有关,随着ZnO极性下降,Cu-Zn界面相互作用减弱,氧空位数量减少,导致甲醇选择率下降。在Cu/Zn=2（摩尔比）时,Cu/圆柱状ZnO催化剂的活性最高,在H2/CO₂=3,240℃,3.0MPa和0.54 mol/（g-cat·h）反应条件下,CO₂的转化率最大,达到17.8%,甲醇收率为11.5%。该方法是一种简单、快速有效的制备Cu/ZnO催化剂的方法。