利用CO2转化技术将CO2还原为有价值的小分子化合物(如甲烷、甲醇、甲酸等)能够有效缓解当前气候环境压力和对于化石燃料的依赖。甲醇作为一种基础化工原料,在化工领域有着广泛用途,Cu/ZnO/A12O3催化剂用于甲醇工业化生产,其制备通过金属硝酸盐和NaOH共沉淀、洗涤、高温煅烧和氢气预还原等生产步骤。研究表明,催化剂中残留的少量钠离子和硝酸盐或者氮氧化物是CO2加氢制甲醇工业生产过程中催化剂慢性中毒和失活的主要原因。此外,通过煤气化或甲烷催化重整的氢气工业制备过程产生大量的CO2,而且氢气的运输和贮存的安全性问题尚未得到很好的解决。因此,当前的Cu/ZnO/Al2O3催化CO2加氢制甲醇的工业生产过程不符合绿色和清洁生产的可持续发展理念。本文提出铜催化铝锌合金水解制氢及CO2原位加氢转化的新概念,研究了铝锌合金水解制氢的影响因素(铝锌合金的组成、NaOH浓度、反应温度以及铜源)和不同碳源(KHCO3、NaHCO3和 CO2)、铜源(Cu、Cu2O、CuO、CuCO3·Cu(OH)2 和 CuSO4)、铜源组成(单一、混合)、铜源材料的粒径(微米和纳米)以及反应温度对CO2原位加氢反应转化率和选择性的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法对反应前后的催化材料和反应固体产物的微观形貌结构、化学组成和元素分布进行分析。结果表明,铝锌合金水解制氢速率随NaOH浓度和反应温度升高而增加,合金中锌含量对水解制氢存在抑制作用,而铜离子的加入促进水解产氢反应。温度30 ℃,锌含量为5%的铝锌合金,粒径200目,在0.2 M NaOH中,固液比1:252,在快速析氢阶段(0-7.5 min)产氢速率为57.07 mL/min。锌含量为70%的合金在快速析氢阶段的平均产氢速率为22.27 mL/min。在210℃温度下,Cu、CuO和CuCO3·Cu(OH)2催化CO2转化反应的液相产物为HCOOH,而Cu2O催化的液相产物除HCOOH单碳产物外,还生成了二碳产物CH3COOH和CH3CH(OH)2。不同铜源对铝锌合金原位CO2加氢反应的转化率影响显著,CuSO4催化转化率小于0.01%,而Cu2O催化转化率大于10%,固相产物主要为Cu/ZnO/ZnAl2O4。CO2加氢产物的生成是Cu和ZnO/ZnAl2O4载体协同作用下的结果:Cu(111)晶面将吸附的H2转化为活性氢并与载体表面吸附活化的中间产物结合转化。本研究为无Na和无N型Cu/ZnO/Al2O3催化剂制取以及绿色CO2加氢转化提供了新思路。