化石燃料的应用释放出大量的温室气体二氧化碳,造成了严重的温室效应。将二氧化碳转化为高附加值的化工原料,不仅仅实现了废物的资源化利用,更重要的是消减了CO2对环境的危害,这对改善日益严峻的环境问题和能源问题都有着重要的现实意义。但是CO2的高氧化态和热力学稳定性,使其进行选择性反应时往往需要苛刻的反应条件,而利用过渡金属配合物作为催化剂可以有效降低CO2转化反应的压力和温度。在CO2众多的化学转化反应中,水相中催化CO2加氢还原生成甲酸是一条重要的转化路径,不仅生成了重要的基础化工原料,还使得CO2的加氢过程变得更加绿色,避免了有机溶剂对环境的污染。本文合成了一系列水溶性金属配合物,并用于催化水相中的CO2加氢还原反应。对配合物的催化活性和反应机理进行了探索性研究。1)利用单齿配体合成一系列水溶性的质子响应型Ir配合物。含有羟基或巯基的吡啶单齿配体相对廉价且易得。此系列金属配合物合成方法简单,且具有较好的水溶性。2)首次应用此类含有羟基或巯基的单吡啶Ir配合物在KHCO3溶液中催化CO2的加氢还原反应。考察了催化剂种类和用量、反应温度、压力、H2和CO2比例等对催化CO2加氢反应的影响。综合比较,筛选出最优反应条件和催化剂：在总压5 MPa,温度100 ℃ H2/CO2比例为1:1, KHCO3浓度为2 mol/L的条件下,反应24 h,邻位羟基取代的Ir配合物催化CO2加氢还原前1h的初始TOF和TON分别达到了180 h-1和780。3)根据实验结果探究了单齿配位的质子响应型Ir配合物催化CO2加氢反应的机理。其中,CO2插入金属氢化物的过程被认为是速率控制步骤,并且邻位羟基可能参与到该过程中,起到协同催化的作用。4)利用甲硫基联吡啶双齿配体合成了相应的半夹心型Ir配合物和Ru配合物。并首次应用此类含硫取代基的配合物在KHCO3溶液中催化CO2的加氢还原反应。考察了温度、压力和KHCO3浓度等对催化CO2加氢反应的影响,分别计算出Ir配合物和Ru配合物催化CO2加氢还原反应的活化能。并通过活化能的对比解释了Ir配合物比Ru配合物活性高的原因。该研究为CO2在水相中的加氢还原反应提供了新型催化剂。通过实验结果的分析和讨论,为新型高效CO2加氢催化剂的设计合成提供了理论依据。