CO2加氢制低碳烯烃过程是实现CO2化学转化利用的一条重要途径之一。其中,CO2加氢经甲醇(含氧中间体)制低碳烯烃工艺路线,可实现成醇、脱水两步反应串联发生,打破费-托合成产物Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布限制,高选择性的制取低碳烯烃。但在传统Cu基甲醇合成催化剂上,由于高温下生成的甲醇浓度低,Cu基催化剂较强的加氢能力导致烷烃选择性较高;此外,甲醇脱水(MTO)反应过程中分子筛酸量、酸性对产物分布影响较大;副反应的发生如中间产物二次反应也影响目标产物选择性。论文针对Cu基催化剂在两步串联反应中烯烃选择性低的问题,设计、制备了 Cu-Zn-M(Zr、Ti)/SAPO-34双功能复合催化剂,探究了复合比例、耦合方式、酸性调变等对CO2加氢制烯烃产物选择性的影响。结合XRD、C02-TPD、NH3-TPD、SEM、EDS、N2吸附-脱附等表征手段,系统研究了催化剂的结构、表面性能。主要研究内容和结果如下。1.机械混合法制备的复合催化剂CuZnTiO2/SAPO-34,复合比例、分子筛酸性以及复合方式对产物分布有重要影响。研究表明:(1)CH4的产生与串联反应存在竞争关系,当SAPO-34含量较低时,随着反应时间的进行,产物分布变化较大,CH4选择性逐渐升高;增大SAPO-34酸量后,复合催化剂质量比为1:2时,CH4选择性由56%降低为39%,抑制了中间产物甲醇在金属位点上的加氢行为,随着反应时间的进行,产物分布趋于稳定,C2-C4烯烃选择性为14%。(2)分子筛酸性对目标产物低碳烯烃选择性影响显著,经Zn改性SAPO-34,酸性降低,抑制了初级烯烃的二次加氢反应,C2-C4烯烃选择性升高,至约60%,O/P值由0.3提高至3.5。(3)活性组分的复合方式,对产物分布影响较大。通过复合方式的改变,调节了两种活性位点的接触距离。适当增大接触距离,可调变烯烃的二次反应并降低反应的加氢能力,C2-C4烯烃选择性由17%提高至43%,CH4选择性由59%降低至14%;并且随着接触距离的增大,烯烃/烷烃值(O/P值)增大。2.物理包覆制备了具有核壳结构的CuZnZrO2@(Zn-)SAPO-34催化剂,通过控制两步反应串联协同发生,降低了副产物CH4,显著提高了低碳烯烃选择性。核壳结构,降低了界面效应,抑制了 Cu基复合催化剂较强的加氢能力。同时,核壳结构可起到增大双功能催化剂接触距离的作用,从而进一步降低二次反应的发生。其中,CuZnZrO2@SAPO-34(4:1)催化剂上,副产物CH4选择性显著降低(<10%);调变SAPO-34酸性后,CuZnZrO2@Zn-SAPO-34(4:1)催化剂上C2-C4烯烃选择性可达67%。提高反应空速,C2-C4烯烃选择性可达72%,O/P值为8.6;因少量Cu、Zn、Zr掺杂在壳层中,初级烯烃发生一定程度的二次反应,伴随MTO氢转移反应的发生,产物中高碳烃C3、C4增加;复合催化剂催化性能稳定,在反应110h后都未出现失活现象。