乙二醇是一种极其重要的、战略性大宗化工基本原料，用途十分广泛，大量用于生产聚酯。2013年我国乙二醇的表观需求量为1164万吨，年产能仅340万吨，进口量为824万吨，对外依存度高达70％，严重制约了我国聚酯及下游产业的发展。传统的乙二醇生产方法是石油-乙烯-环氧乙烷-乙二醇路线，而我国石油对外依存度已高达60％。我国的资源结构特点是缺油少气煤炭资源相对丰富，因而发展煤制乙二醇技术不仅可以有效缓解我国乙二醇突出的供需矛盾，保障聚酯及下游产业的健康发展，促进国民经济平稳快速增长，同时提升煤炭资源高效清洁转化利用水平。为此，国务院曾两次发文强调煤制乙二醇技术的重要性。　　煤制乙二醇技术主要包括三个催化反应:1）煤基合成气经变压吸附分离后，CO中少量氢气的催化脱除;2）CO气相氧化偶联制草酸二甲酯，该反应是煤制乙二醇中实现无机物C1到有机物C2转化的关键步骤，Pd/α-Al2O3多相催化剂已被证明是这一过程的活性催化剂;3）草酸二甲酯加氢制乙二醇。煤制乙二醇的总原料仅为煤炭、水和空气，因而是一个绿色、原子经济性反应。中国科学院福建物质结构研究所经过长期的基础研究和应用研究，于2009年3月率先建成了世界首创万吨级煤制乙二醇工业化示范装置，同年5月在人民大会堂隆重举行了新闻发布会。同年12月，以万吨级煤制乙二醇成套技术建设的通辽20万吨级工业化装置试车成功，并生产出国家优级品标准的乙二醇产品。煤制乙二醇成套工业技术的成功产业化，标志着我国在世界上率先实现了煤制乙二醇成套技术的工业化应用，也是我国碳一化工的一项重大成就。　　虽然一代煤制乙二醇催化剂技术已在工业应用中取得了成功，但是仍有较大的提升空间。一代技术的催化剂成本偏高，占总投资约20％，关键是贵金属Pd的负载量大。而我国铂族金属查明资源总量合计324.13吨，其中可开采的储量仅14.619吨，探明的基础储量仅占全球总储量的0.48％，说明我国铂族金属极度匮乏。如何实现贵金属的高效利用是目前研究的难点。另一方面，一代催化剂中载体对催化性能的影响规律还不清楚。　　为了进一步完善一代煤制乙二醇催化剂技术、开发出低成本的二代煤制乙二醇催化剂技术，使我国继续保持煤制乙二醇技术的国际领先地位，在本论文中，以煤制乙二醇当中CO气相氧化偶联制草酸二甲酯用负载型Pd基纳米催化剂为研究对象，重点围绕活性组分贵金属Pd的高效利用与载体效应两个关键科学问题开展应用基础研究，发展了一种Cu2+离子辅助室温原位还原法制备高性能催化剂新技术，开发了一种具有超低Pd负载量(0.13％)和高性能的Pd/α-Al2O3纳米催化剂，发现载体的比表面积和Lewis酸碱性是影响催化活性的两个重要因素，比表面积小和Lewis碱性强的载体适宜作为CO氧化偶联的催化剂载体，通过对载体掺杂增强载体的Lewis碱性可以提高催化剂的稳定性，开发了另外两种新型高效纳米催化剂（Pd/MgO和Pd/Mg-ZnO）。　　本论文主要研究工作概述如下:　　(1)利用Cu2+的欠电势沉积作用，开发了一种Cu2+离子辅助室温原位还原法催化剂制备新技术，通过此方法获得了一种尺寸小、比表面积大、分散度高的Pd/α-Al2O3纳米催化剂，结合Cu的协同催化作用，在强化催化性能的同时将贵金属Pd负载量从一代技术的2％降低到0.13％，将极大地降低催化剂成本，节约大量贵金属资源。我们进一步研究了Cu2+离子效应在合成高效Pd纳米催化剂作用，发现Cu2+离子对PdCl42-物种的还原、成核和生长具有显著作用，能增加活性组分Pd纳米颗粒的分散度和比表面积，而且能降低Pd纳米颗粒的尺寸，从而导致催化剂具有较高的催化活性、选择性和稳定性。基于此实验结果分析，我们提出了一种Cu2+离子辅助Pd纳米颗粒生长机理。　　(2)研究了载体的性质与催化性能关系，发现载体的比表面积和Lewis酸碱性是影响催化活性的两个重要因素。比表面积小和Lewis碱性强的载体适宜作为CO氧化偶联的催化剂载体。首次发现MgO是一种优秀的催化剂载体，并发展了一种低Pd负载量(0.5％)的Pd/MgO高效纳米催化剂。同时，我们还考察了Pd负载量对Pd/MgO催化活性的影响，Pd/MgO催化剂活性随着Pd负载量的增加而增加，这主要归于Pd纳米颗粒的高分散、相似的小尺寸、表面活性位点数的增加。　　(3)研究了载体掺杂改性对催化稳定性影响，首先设计并可控合成了一种由多孔纳米片组装而成的三维花状ZnO微球，并将之作为催化剂载体，发现Pd/ZnO纳米催化剂表现出优异的催化性能，但其稳定性较差，活性下降很快。为了提升催化剂的稳定性，基于前面载体效应的研究结果，创造性地将Mg2+掺杂到ZnO载体的晶格中，发现催化剂(Pd/Mg-ZnO)的稳定性得到了很大加强，经过100小时连续评价，其催化活性没有明显下降。进一步通过TEM、XRD、XPS、原位红外、H2-TPR、CO2-TPD等表征手段，发现Mg2+掺杂到ZnO载体的晶格中可以增强载体的Lewis碱性，促使载体的电子转移到活性金属中心上，加强金属和载体之间的相互作用，减缓活性金属中心的迁移团聚长大，进而增强催化剂的稳定性。