大量排放的二氧化碳造成了全球温室效应和环境污染，研究CO₂的减排与利用已经成为世界性关注的热点和急需解决的问题。CO₂加氢合成甲醇是合理利用二氧化碳的有效途径之一，甲醇是一种极其重要的基础有机化工原料，又是一种很有发展前途的新型环保清洁优质燃料。CO₂加氢合成甲醇为能源结构的战略调整提供了新途径，对解决日益严重的环境与能源问题具有重要的意义。CO₂加氢合成甲醇通常采用的催化剂制备方法存在CO₂转化率低，甲醇选择性不高的问题。针对这些问题，提出了采用添加十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）表面活性剂并流浆态共沉淀法制备CuO-ZnO/TiO₂催化剂，有效改善了催化剂的结构与催化性能。采用添加表面活性剂并流浆态共沉淀法、添加表面活性剂分步沉淀法、并流浆态共沉淀法及浸渍法制备了CuO-ZnO/TiO₂催化剂，利用BET、XRD、SEM、EDS、H₂-TPR、H₂-TPD、CO₂-TPD等方法对催化剂的物理与化学性能进行了表征，研究了不同的制备方法对CuO-ZnO/TiO₂催化剂性能的影响，通过固定床反应器对CO₂加氢合成甲醇CuO-ZnO/TiO₂催化剂的催化性能进行了评价。研究结果表明，不同方法制备的CuO-ZnO/TiO₂催化剂均为介孔材料，沉淀法制备的CuO-ZnO/TiO₂催化剂BET比表面积和孔容大于浸渍法制备的催化剂，CuO和ZnO的分散性好。TiO₂载体起到阻止CuO晶粒长大和促进CuO分散的作用。沉淀法中以添加表面活性剂并流浆态共沉淀法制备的CuO-ZnO/TiO₂催化剂上CuO的还原温度最低，催化活性最好。浸渍法制备的催化剂上CuO的还原温度最高，催化活性低。H₂-TPD表明高温强吸附态下H₂的脱附峰面积大，催化剂表面上吸附更多的活化H₂，促进了CO₂加氢合成甲醇的反应。CO₂-TPD表明中等强度的CO₂吸附中心与二氧化碳加氢合成甲醇的效果密切相关。不同方法制备的CuO-ZnO/TiO₂催化剂活性及CH3OH选择性由高到低的顺序依次为：添加表面活性剂并流浆态共沉淀法＞添加表面活性剂分步沉淀法＞并流浆态共沉淀法＞浸渍法，添加表面活性剂有效地改善了CuO-ZnO/TiO₂催化剂的催化性能。添加表面活性剂并流浆态共沉淀法制备的CuO-ZnO/TiO₂催化剂上CO₂加氢合成甲醇反应的催化性能最好。在反应压力2.5MPa、反应空速2100h-1、反应温度230℃、H₂和CO₂摩尔比3:1、反应时间4h的条件下，CO₂的转化率为13.26%，CH3OH的选择性为23.95%，CH3OH的产率最大为3.18%。添加助剂对CO₂加氢合成甲醇催化剂的结构与性能具有重要影响，研究了在CuO-ZnO/TiO₂催化剂中分别添加ZrO₂、Al2O3及MnOχ助剂，采用添加CTAB表面活性剂并流浆态共沉淀法制备了CuO-ZnO-ZrO₂/TiO₂、CuO-ZnO-Al2O3/TiO₂及CuO-ZnO-MnOχ/TiO₂催化剂，利用BET、XRD、SEM、EDS、H₂-TPR、H₂-TPD、CO₂-TPD等方法对各催化剂的结构与化学性能进行了表征，研究了添加不同助剂及改变添加的ZrO₂助剂含量对CuO-ZnO/TiO₂催化剂性能的影响。通过XRD、XPS、H₂-TPD、CO₂-TPD、DRIFT等方法探讨了CuO-ZnO-ZrO₂/TiO₂催化剂上CO₂加氢合成甲醇的反应机理。研究结果表明，添加不同助剂均增加了CuO-ZnO/TiO₂催化剂的比表面积和孔容，添加MnOχ使CuO-ZnO/TiO₂催化剂上CuO的还原温度升高，吸附H₂的浓度降低，催化活性下降。添加ZrO₂或Al2O3助剂均降低了CuO的还原温度，吸附H₂和CO₂的能力增强，促进了甲醇的合成。含不同助剂的CuO-ZnO/TiO₂催化剂中，添加ZrO₂助剂的CuO-ZnO-ZrO₂/TiO₂催化剂的催化性能最好，在反应压力2.5MPa、反应空速2100h-1、反应温度230℃、H₂和CO₂摩尔比3:1、反应时间4h的条件下，CO₂的转化率为18.24%，CH3OH的选择性为31.52%，CH3OH的产率最大为5.75%。ZrO₂助剂的含量对CuO-ZnO/TiO₂催化剂的结构与性能具有显著影响。随着ZrO₂助剂含量的增加，催化剂的比表面积和孔容增大，孔径分布变均匀。ZrO₂促进了催化剂上CuO和ZnO的分散，降低了CuO的还原温度，提高了催化剂的活性。H₂-TPD表明增加催化剂中ZrO₂含量促进了对H₂的强吸附，催化剂表面上吸附H₂的浓度高，并具有储氢的作用，提高了CO₂加氢合成甲醇反应的速率。CO₂-TPD表明ZrO₂对促进CO₂的吸附与活化具有显著作用。ZrO₂助剂含量增加，提高了催化剂的催化性能。CuO-ZnO-ZrO₂/TiO₂催化剂上的CuO还原后为零价金属铜，Cu⁰是H₂吸附与解离的活性中心，ZnO和ZrO₂是CO₂的吸附活性中心。甲醇合成机理是CuO-ZnO-ZrO₂/TiO₂催化剂上双活性中心分别吸附活化H₂和CO₂，以CO₂为碳源直接加氢合成甲醇的反应。