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近年来,随着工业的发展,我国能源利用的紧张形势不断加剧。而我国目前为“缺油少气富煤”的能源现状,所以基于我国的煤炭资源优势,积极开发新路线以丰富的煤炭资源为主要原料生产洁净替代燃料是解决我国能源紧张的一条有效途径。二甲醚(DME)是一种新兴的基本化工原料,除此之外,由于二甲醚十六烷值高且污染少,在未来能源领域,还可替代煤气和石油液化气(LPG)作为一种洁净的民用燃料使用,被誉为“21世纪的清洁能源”。合成气一步法制备二甲醚(Syngas to dimethyl ether, STD)技术可以充分利用我国煤炭资源优势,弥补我国石油资源的不足、缓解能源利用和环境污染的矛盾,实现煤炭的清洁利用。而STD技术应用的关键是制备具有高活性和稳定性的复合催化剂,这类复合催化剂通常包括甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂两种活性组分。本文通过简单的水热法合成(两步法或一步法)制备具有核壳结构的复合催化剂CZA@Al2O3,该催化剂同时包含甲醇合成和甲醇脱水两种活性组分,另外通过添加PVA作为粘结剂获得复合催化剂CZA@Al2O3-PVA。本文采用固定床反应器装置将实验制备的所有复合催化剂用于STD反应中,反应条件均为：260℃、5MPa、1500mL/(h·gcat)。其研究结果如下：(1)两步法：首先CZA和葡萄糖溶液在水热条件下制备水热碳层包裹CZA的样品CZA@C,然后将已烘干的CZA@C与硝酸铝溶液在水热条件下合成复合催化剂CZA@Al2O3。由DRIFTS和SEM表征提出了合成具有核壳结构的复合催化剂CZA@Al2O3的机理：葡萄糖在水热条件下生成碳球,碳球堆积吸附在CZA的表面,其表面丰富的功能化基团吸附硝酸铝溶液中的A13+离子,进一步焙烧除碳后,得到A1203包裹CZA的具有核壳结构的复合催化剂CZA@Al203。SEM表征可知,复合催化剂CZA@Al2O3是以甲醇合成催化剂CZA为内核,甲醇脱水催化剂A1203为壳,具有核壳结构的复合催化剂。与物理混合制备的复合催化剂CZA-M相比,复合催化剂CZA@Al2O3的DME选择性较高,这是由于核壳结构的复合催化剂拥有独特结构优势的“限制效应”,使得核壳结构复合催化剂中甲醇脱水催化剂A1203的脱水效率更高。(2)一步法：以葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉作为生物质模板剂、硝酸铝作为铝源制备得到以甲醇合成催化剂CZA为内核、甲醇脱水催化剂A1203为壳层的核壳结构复合催化剂CZA@Al2O3。通过改变合成过程中的参数(合成温度、合成时间、硝酸铝浓度、模板剂种类)可以改变样品CZA@Al2O3的壳层厚度,进而影响CZA@Al2O3在STD反应中的催化活性,其中CO转化率最高为35.2%,DME选择性为61.1%。与两步法相比,一步法制备的复合催化剂具有更高的CO转化率和DME选择性,这可能是由于一步法缩短葡萄糖与CZA的接触时间,减小水热条件下葡萄糖生成的有机酸副产物对内核CZA的表面结构破坏。(3)以PVA为粘结剂制备得到复合催化剂CZA@Al2O3-PVA。由SEM表征可知,与一步法中制备的复合催化剂CZA@Al2O3相比,复合催化剂CZA@Al2O3-PVA的表面裂痕减少；由SEM-EDS可知,PVA浓度对复合催化剂CZA@Al2O3-PVA的壳层厚度影响较小,且在同等条件下,复合催化剂CZA@Al2O3-PVA的壳层厚度随着铝量的增加而增大。但复合催化剂CZA@Al2O3-PVA的壳层厚度均小于同等条件下未添加PVA的复合催化剂CZA@Al2O3,这是由于PVA溶液含有的自由羟基基团与A13+离子形成螯合键,降低了A13+离子与内核CZA结合的概率。通过改变合成过程中的参数(PVA浓度、硝酸铝浓度)可以改变复合催化剂CZA@Al2O3-PVA的壳层厚度,进而影响CZA@Al2O3-PVA在STD反应中的催化活性,其中CO转化率最高为56.0%,DME选择性为50.9%。