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二氧化碳（CO2）既是温室气体之一,也是地球上储量丰富且价格低廉的C1资源。将CO2催化转化为原料或者燃料不仅可以缓解温室效应,也能减缓能源短缺问题。尤其将CO2与可再生能源生产的绿氢耦合是CO2催化加氢制甲醇的一条绿色可再生途径,该过程实现了碳的绿色循环利用。研制高效的CO2加氢合成甲醇催化剂是兼具学术意义和应用价值的重要课题,但CO2动力学和热力学稳定性导致该反应极具挑战。本文综述二氧化碳还原方式、二氧化碳加氢制甲醇的热力学分析、催化剂研究进展以及反应机理研究进展,重点关注氧化铟（In2O3）基催化剂和其反应机理研究进展。本工作设计并制备一系列氧化石墨烯（GO）改性的In2O3催化剂、不同形貌和尺寸的In2O3空心管催化剂、碳包覆的ZnO-In2O3量子点异质结催化剂和不同ZnO位置的ZnO-In2O3空心管固溶体催化剂,重点考察CO2加氢制甲醇反应中GO或者ZnO在In2O3催化剂上的作用和地位,结合不同表征手段和理论计算揭示了 ln2O3微观结构和甲醇反应机理之间的关系。主要研究内容及结论如下:（1）通过控制GO含量,利用沉淀法制备了不同GO含量修饰的棒状In2O3复合催化剂,研究了原位生长的c-In2O3（440）/h-In2O3（110）同质结对CO2加氢制甲醇活性的影响。提出GO的存在促进了六方相In2O3（h-In2O3）原位生成,减小In2O3粒径,抑制h-In2O3向金属In的深度还原,促使h-In2O3（110）和c-In2O3（440）之间形成同质结,稳定了六方相和同质结的数量。c-In2O3（440）/h-In2O3（110）同质结加强了两相之间的相互作用,促使表面In2O3更易还原产生氧空位,这对甲醇的形成非常有利。DFT结果表明,c-In2O3（440）/h-In2O3（110）同质结上氧空位的形成能低于单一的h-In2O3或c-In2O3,说明更多的氧空位更容易在两相界面处生成。随着GO含量的增加,氧空位浓度、CO2吸附容量和甲醇时空产率（STY）均呈先增大然后减小的变化趋势,在8%GO时达到最大值。在In2O3-8wt%GO催化剂上,350℃时CO2转化率为10.4%,甲醇选择性为76%,甲醇 STY 可高达 0.93 gMeOH h-1 gcat-1。（2）以In-MOF为牺牲模板,通过控制NaOAc浓度制备不同形状和尺寸的In2O3空心管催化剂,结果表明MIL-68（In）实心六棱柱的尺寸随NaOAc浓度的增加逐渐减小。MIL-68（In）（0.2 M或1 M的NaOAc）直径过大或过小都会导致其衍生的In2O3空心管结构坍塌,仅留下堆积的In2O3纳米颗粒团聚体。NaOAc浓度在0.4 M-0.65 M范围内时,In2O3呈现空心管结构。自组装MIL-68（In）-0.5 M衍生的In2O3-0.5 M空心管是由In2O3纳米颗粒有序排列而成的最规则和完美结构。随NaOAc浓度的增加,氧空位浓度呈现先增加然后减小的变化趋势,CO2的吸附量和甲醇STY与氧空位的变化趋势一致,在In2O3-0.5 M处达到最大值,In2O3-0.5 M空心管的甲醇生成活性远高于其他NaOAC浓度制备的In2O3催化剂。纳米粒子有序排列形成的具有协同效应的In2O3空心管纳米结构能有效抑制纳米粒子的迁移和聚集,空间约束效应进一步提高了氧空位的反应效率,延长了反应物的停留时间,增强了 CO2的吸附能力,从而提高了甲醇收率。CO2转化率为14.0%,甲醇选择性为65%,甲醇STY高达1.07 gMeOH h-1 gcat-1。（3）以Zn掺杂的In-MOF作为牺牲模板,设计制备超低含量ZnO量子点（QDs）嵌入碳包覆的In2O3空心管催化剂,探究ZnO QDs对In2O3催化剂上CO2加氢制甲醇活性的影响。ZnO和In2O3（222）界面处形成的ZnO/In2O3 QDs异质结是促进CO2加氢制甲醇的关键结构,不仅增强ZnO与In2O3之间的相互作用,加强CO2吸附容量,还加速电子从In3+向Zn2+转移。ZnO QDs促进H2的解离和活化。包覆在In2O3表面的碳层充当了氢溢流的媒介,解离的H原子通过碳层转移到In2O3表面的CO2吸附位点,更有效地促进H原子与CO2反应。碳的导电性增强了 In3+向Zn2+的电子转移。ZnO/In2O3 QDs异质结与碳层的相互作用极大地提高了甲醇生成活性。ZnO-In2O3-II催化剂对CO2和H2的吸附能力最强,甲醇生成速率最高。350℃时,CO2转化率为8.9%,甲醇选择性仍超过86%,甲醇STY最高达到0.98 gMeOHh-1gcat-1。（4）将ZnO负载于In2O3空心管不同位置,设计制备ZnO-In2O3空心管固溶体催化剂,探究ZnO在In2O3空心管内、外、管壁上三种不同位置对CO2加氢制甲醇的催化性能影响,三种催化剂均能形成固溶体结构。ZnO的存在能够维持In2O3空心管在CO2加氢反应过程中结构不被破坏,反应过程可以促进三种催化剂进一步原位形成ZnO-In2O3固溶体,尤其ZnO在In2O3管壁上更有利于形成固溶体。形成固溶体后,In2O3的In和O结合能力减弱,增加了In2O3表面电子密度。ZnO不仅向In2O3转移电子而且ZnO的存在促进表面晶格氧中电子离域,将表面电子转移并聚集在表面氧空位中以提高表面氧空位的电子密度,即提高了氧空位“质量”。尤其提高了 ZnO位于In2O3空心管管壁催化剂的氧空位电子密度,促进了 CO2及H2的吸附和活化。DFT计算表明在固溶体表面显著降低了甲酸盐形成能垒,提高了羧酸盐形成能垒,即抑制逆水煤气变换（RWGS）反应从而更有利于甲醇生成。实验和DFT计算共同证实甲酸盐是生成甲醇的中间体。ZnO-In2O3-wall催化剂的甲醇生成活性最高,350℃时CO2转化率为13.9%,甲醇选择性为68%,甲醇 STY 达到 1.12 gMeOHh-1gcat-1。