CO2选择加氢是催化研究的热点课题。负载型镍基催化剂由于活性高、价格低等优势受到广泛关注。通常情况下，镍催化剂是用于加氢反应合成甲烷(即甲烷化)的优良催化剂，其催化性能和抗积碳性能需要进一步改进。本文利用低温等离子体技术对氧化锆(ZrO2)负载镍催化剂进行结构优化和调控，显著提高了甲烷化低温反应活性和抗积碳性能。此外，目前镍催化剂用于CO2加氢合成甲醇的相关研究很少，而且取得的催化活性很低。为了提高镍催化剂的利用价值并拓宽其在催化领域的应用，本文利用一种低温制备手段、通过调变载体实现了CO2选择加氢合成甲烷向合成甲醇转变，并获得了优异的CO2转化率和甲醇选择性。
　　本文利用介质阻挡放电(DBD)等离子体技术分解等体积浸渍得到的镍催化剂前驱体，再通过氢还原处理制备出ZrO2负载Ni基催化剂，用于提高CO2甲烷化催化活性。DBD等离子体处于高温电子与低宏观温度间的热力学不平衡态，促使Ni催化剂获得特殊的结构性能。大量高能电子的存在促进NiO晶体快速成核，而接近于常温的宏观温度促进NiO成核后的缓慢生长，能够有效控制晶粒尺寸；另外，高能电子在NiO颗粒表面所形成的带负电的鞘层结构能够有效抑制颗粒的团聚和长大，最终制备出Ni颗粒粒径更小、分散度更高的镍基催化剂。我们还发现，该分解技术能够显著增强Ni-ZrO2载体间的相互作用力，在氢还原气氛下有效促进氢解离和氢溢流过程，为ZrO2载体部分还原提供更多的活性态H*，促进表面氧空位的形成。总的来说，DBD等离子体技术不仅能够控制Ni颗粒尺度和结构，而且能够调控载体表面氧空位的浓度和强度，加强Ni活性位与表面氧空位间的协同效应，进而有效促进甲烷化反应的进行。
　　对DBD等离子体制备的Ni/ZrO2催化剂CO2甲烷化反应机理和动力学进行了深入研究。原位DRIFTS分析证明，该催化剂表面丰富的活性位点促进中间碳物种的形成和低温转化，因此能够获得更高的低温反应活性。主暴露Ni(111)晶面促进中间产物HCOO*直接解离和桥式CO*稳定吸附，导致甲烷合成沿着CO*加氢路径进行。而在高温焙烧Ni催化剂表面，甲烷合成主要沿着HCOO*直接加氢路径进行。反应动力学研究表明，等离子体催化剂的指前因子明显增大，表明所提供的参与反应的表面活性位更多。
　　为了进一步探讨CO*加氢反应机理，我们研究了不同H2/CO比例下两种Ni催化剂的CO加氢性能。研究表明，等离子体催化剂具有更高的CO加氢活性和抗积碳性。其优异的表面结构有效促进CO解离和加氢气化，并能够更好地平衡这两个过程间的相对速率，促使中间碳物种充分加氢气化，并抑制失活碳的产生，最终在不损失反应活性的前提下维持更高的反应稳定性。
　　利用低温湿化学还原技术，选择氧化铟为基底，制备出一种富含表面氧空位的高分散Ni/In2O3催化剂，用于CO2选择加氢合成甲醇。结构分析表明，该低温制备过程成功地将Ni盐还原为高分散的金属态Ni，具备高效的氢解离和氢溢流能力；同时促进In2O3表面还原，形成更多的表面氧空位。此外，Ni-In2O3载体间的强相互作用力有利于提高In2O3低温还原性，在氢还原过程中表面氧空位浓度得到进一步提高。因此，Ni/In2O3催化剂为CO2加氢活化提供了丰富的Ni-In2O3-x双功能活性位。Ni催化剂被普遍证明是一种优异的甲烷化催化剂，而金属Ni与In2O3-x活性位之间的协同效应有效促进甲烷合成向甲醇合成的转变。