锌孔雀石（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂是合成气制甲醇反应中产生高活性Cu/ZnO催化剂的前驱体物相之一。锌孔雀石经热处理后能够形成CuO/ZnO固溶体,还原后Cu均匀镶嵌在ZnO晶格结构中,与ZnO产生强烈的协同作用,极大地增强了催化剂的反应活性与稳定性。因此,制备高活性、高稳定性Cu/ZnO催化剂的关键在于制备单一锌孔雀石前驱体物相。但传统共沉淀法制备前驱体的过程中由于同时存在多种离子,Cu²⁺和Zn²⁺离子间的沉淀取代存在竞争,取代反应的方向难以控制,制备的前驱体为混合物相,不利于催化剂性能的提升。课题组前期采用定向同晶取代法制备出纯（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂物相,并掺杂一定量的金属Al制备出高比表面积的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂,极大地提高了催化剂的反应活性。然而,Al³⁺掺杂后,前驱体的物相组成不再单一,出现了（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂和Cu₃Zn₃Al₂（OH）₁₆CO₃·4H₂O两种物相,且富Al的Cu₃Zn₃Al₂（OH）₁₆CO₃·4H₂O结构中包含大量的Zn-Al氧化物结构,易包裹CuO降低Cu物种的分散度,因此水滑石并不是目标高活性前驱体物相。本文采用定向同晶取代法制备了Zr掺杂（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂物相,且将液相还原法应用到催化剂制备过程中。通过调节助剂Zr掺杂量探究了助剂Zr对前驱体物相组成以及催化剂结构性能的影响,并通过改变还原剂NaBH₄的含量调控催化剂中铜物种的价态（Cu⁺/Cu⁰比）,得出以下结论:（1）采用定向同晶取代法能够制备出原子级均匀分散的单一（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂物相。但若掺杂较高含量的Al时,部分（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂物相转化为Cu₃Zn₃Al₂（OH）₁₆CO₃·4H₂O。而掺杂Zr⁴⁺可以有效抑制水滑石物相的生成,制备出纯的（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂前驱体物相。（2）掺杂Zr⁴⁺后,为了保持体系的价态平衡,催化剂中形成了较多的阳离子空缺,将更多的Cu⁺固溶在ZnO晶格结构中,形成Cu⁰-Cu⁺-O-Zn²⁺/Al₂O₃-ZrO₂活性位点,极大地提高了催化剂的比表面。此外,Cu⁰-Cu⁺-O-Zn²⁺/Al₂O₃-ZrO₂活性位点形成增强了Cu、Zn间的协同作用,提高了催化剂的反应活性。其中掺杂量为Zr/Al=30/100时,催化剂的甲醇时空收率最高,为476.0 g?kg_Cu^-1?h^-1,约为传统共沉淀法制备催化剂的两倍。（3）催化剂的反应活性与活性物种Cu的价态密切相关,改变还原剂NaBH₄的含量能够直接调控铜物种的价态（Cu⁺/Cu⁰比）。当还原剂含量低于100/100时,催化剂中的Cu²⁺主要被还原为Cu⁺;而当还原剂含量高于100/100时,Cu²⁺主要被还原为Cu⁰。其中NaBH₄/Cu=100/100时,固溶在ZnO晶格中Cu⁺含量最高,对应甲醇时空收率最高,为289.5 g?kg_Cu^-1?h^-1。（4）在液相还原过程中,（Cu,Zn）₂CO₃（OH）₂结构坍塌,被破坏为金属氧化铜,金属氧化铜易发生团聚降低了催化剂的比表面。随着还原剂NaBH₄含量的增加,催化剂中铜的有效比表面S_Cu降低,Cu、Zn间协同作用减弱,导致其催化活性较低。