化石能源的过度开采和使用会带来严重的全球变暖和能源危机问题。CO₂加氢制甲醇不但能够利用CO₂,从而缓解温室效应,而且产物甲醇是一种潜力巨大的化工原料、车用燃料和电池燃料,进而达到缓解能源危机的目的。由于CO₂加氢制甲醇过程仍受限于CO₂转化率低,甲醇选择性不高等问题,因此研究和开发高活性的催化剂是实现该过程工业化的关键技术之一。基于此,本文系统地研究了沸石咪唑酯骨架结构材料-8（ZIF-8）及其Zr改性后衍生铜基催化剂的CO₂加氢制甲醇反应,并揭示了氧空位、碳修饰及Zr组分对于催化活性的影响规律及其作用机制。首先,将ZIF-8衍生的CuOZnO催化剂用于CO₂加氢制甲醇,并发现ZIF-8衍生的Cu O/Zn O催化剂具有高氧空位含量和碳修饰的特点。在ZIF-8向Zn O的热相变过程中,载体Zn O-400从ZIF-8材料中获得了特殊的碳修饰,相应的Cu O/Zn O-400催化剂仍有特殊的碳修饰特性,TEM、XPS和Raman表征证实了这一结论。同时,ZIF-8的热解温度对Zn O的表面氧缺陷有影响,Cu O/Zn O-400催化剂具有较大的氧空位浓度,XPD和XPS表征证明了这一点。结合多种表征测试技术和活性评价,研讨了氧空位和碳修饰对催化活性影响。结果表明,氧空位增强了Cu O/Zn O催化剂表面的碱性强度,从而提高了CO₂的吸附转化。同时,碳修饰可以作为氢溢流的桥梁,促进Cu O/Zn O催化剂中铜表面到Zn O的氢溢流,从而促进了CO₂吸附后的进一步加氢反应,最终显著提高了甲醇选择性和甲醇产率。其次,在制备ZIF-8的过程中引入Zr⁴⁺,成功地合成了Zr改性的ZIF-8（Zr/ZIF-8）,并且将Zr/ZIF-8衍生的Cu O/Zn O-Zr O₂应用于CO₂加氢制甲醇中。结果表明,甲醇选择性由ZIF-8衍生Cu O/Zn O催化剂的36.5%提高到Zr/ZIF-8衍生的Cu O/Zn O-Zr O₂的45.7%。结合多种表征和活性评价结果系统地研究了Zr组分在Cu O/Zn O-Zr O₂催化剂中的作用。结果表明,Zr O₂不仅能与Zn O发生相互作用,从而提高CO₂的活性性能,而且由于其表面羟基的存在,促进了氢溢流过程,从而促进了甲醇的合成。