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二甲醚(DME)是一种清洁燃料,可以用作民用燃料和动力燃料替代液化气和柴油,同时二甲醚也是一种重要的化学中间体,具有广泛的应用前景。CO2是主要的温室气体,利用CO2加氢合成二甲醚是转化CO2的重要途径,能够减少CO2的环境污染,缓解能源短缺。但是,CO2分子非常稳定,极难转化,研究高效的催化剂和对CO2活化后再进行反应成为CO2转化为高附加值化学品的新方法。本文研究了CO2加氢转化为二甲醚的Cu-基催化剂的改性,并引入等离子体对反应物进行活化,研究了以下三方面内容：首先,制备了La、Ce改性的Cu-Fe/HZSM-5复合催化剂,并将其用于CO2加氢合成二甲醚。采用X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附、H2程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法进行分析。结果表明,与Cu-Fe-Zr催化剂相比, La、Ce能够显著减小Cu外层电子密度,提高Cu-Fe催化剂的还原能力,从而提高二甲醚的选择性。Cu-Fe-Ce催化剂比Cu-Fe-La催化剂具有更大的比表面积。La、Ce促进了CuO的分散,减小了CuO的晶粒尺寸,导致CO2转化率和二甲醚选择性的提高。La、Ce改性的Cu-Fe/HZSM-5催化剂在15h内保持稳定。其次,采用均匀沉淀法制备了一系列不同Ce02含量的Cu-Fe-Ce催化剂,将其与HZSM-5催化剂机械混合后以CO2加氢合成二甲醚为探针反应考察催化剂的活性和稳定性。CeO2改性Cu-Fe催化剂形成了稳定的固溶体,促进了CuO的分散,减小了CuO的晶粒尺寸,降低了高分散CuO的还原温度,改变了Cu-Fe-Ce催化剂的比表面积。同时,CeO2加入Cu-Fe催化剂能够改变酸量和酸类型,促使CO2加氢合成二甲醚的催化性能提高。在V(H2)/V(CO2)为4,260 ℃、3.0 MPa、1500 mL·gcat-1·h-1的条件下,将Ce02含量为3 wt%的Cu-Fe-Ce/HZSM-5催化剂用于CO2加氢合成二甲醚反应,CO2转化率、二甲醚选择性分别达到20.9%、63.1%。再次,在CO2进入固定床反应器前,通过高压放电等离子体使CO2活化后再在CeO2含量为3.0 wt%的Cu-Fe-Ce/HZSM-5上进行CO2加氢合成二甲醚反应,并研究了该过程的本征动力学。与单独使用Cu-Fe-Ce/HZSM-5催化剂相比,等离子体活化结合加氢过程时,CO2转化率、二甲醚选择性分别提高了16.3%、10.1%,说明等离子体活化作用提高了CO2的反应性能。本征动力学研究发现,甲醇合成反应、逆水煤气反应、甲醇脱水生成二甲醚反应的活化能分别为149.34 kJ·mol-1、75.47 kJ·mol-1、73.18 kJ·mol-1,比单独使用Cu-Fe-Ce/HZSM-5催化剂时的活化能分别低了13.05 kJ·mol-1、46.20 kJ·mol-1、13.33 kJ·mol-1,表明等离子体活化能够降低催化反应的活化能来提高CO2加氢合成二甲醚的产率。