异丁醇是一种基本有机化工原料和稀土提纯剂，同时还是一种重要的燃料添加剂。由于异丁醇合成反应体系复杂，对其催化剂的本征特点和催化剂上反应机理的认识向来是研究者们关注的焦点。本论文以Cu/ZrO2基催化剂为基础，以碱金属K、金属Zn和稀土金属La对其进行改性修饰，考察不同改性组分对异丁醇合成性能的影响，通过XRD、TG、BET、NH3-TPD、CO2-TPD、CO-TPD、H2-TPR、N2O、ICP、Raman、IR以及XPS等表征手段对其结构及表面性质进行了详细考察。利用富集法、化学捕获法和原位红外技术等手段对该催化剂体系中异丁醇形成机制进行了研究，并对催化剂中各活性组分在异丁醇形成过程中所起的作用进行了深入探讨。主要研究结果如下:　　1.碱金属K含量对异丁醇合成反应性能的影响　　考察了不同K含量对Cu/Zn/La/ZrO2催化剂上异丁醇合成反应性能的影响。结果发现，K助剂不仅对催化剂结构及表面性质影响较大，同时对异丁醇合成活性也有明显的影响。K改性导致催化剂各活性组分分散性变差、催化剂晶粒增大、CuO还原温度升高。但是K促进了催化剂表面弱酸酸量及弱碱碱量的增加，催化剂上弱酸酸量、弱碱碱量分别与CO吸附性能、总醇时空收率有较好的顺变关系。适宜的弱酸、弱碱中心有利于提高总醇的时空收率和总醇中异丁醇的选择性。　　2.焙烧温度对异丁醇合成反应性能的影响　　K-Cu/Zn/La/ZrO2催化剂经不同温度焙烧后其结构、表面性质以及异丁醇合成的反应性能发生明显改变。催化剂体相结构及其比表面积与K-Cu/Zn/La/ZrO2催化剂催化性能没有直接关系，而催化剂表面强酸中心的存在不利于异丁醇高选择性合成。在焙烧温度为450℃时，CuO-ZrO2之间协同作用最强，CuO最易还原，促进了CO加氢性能，此时催化剂具有最好的催化性能。　　3.催化剂中活性组分对异丁醇合成反应性能的影响　　分别考察了K-CuZnLaZrO2催化剂中Zn、La及Cu等活性组分对异丁醇合成反应性能的影响。结果发现，Zn的引入破坏了Cu-Zr之间的协同作用，使得异丁醇选择性明显降低。适量La的引入能够促进CuO的分散，改善Cu-Zr之间的相互作用，增加了催化剂表面CO吸附量，使得催化剂表面C1中间体含量明显增加，进而促进碳链增长，提高了C2+醇选择性，尤其是异丁醇的选择性。Cu的添加降低了H2脱附强度，提高了催化剂活性，同时也增加了催化剂表面CO吸附量及C1中间体含量，明显提高了异丁醇选择性。　　4.Cu/ZrO2基催化剂上异丁醇形成机理　　采用化学富集法研究了Cu/ZrO2基催化剂上低碳醇的形成机理，主要研究了异丁醇在催化剂上的形成途径，结果确认了甲酰基是醇产物形成的一个中间体，它不仅参加甲醇的形成，同样参加C2及C2+醇的形成。异丁醇的形成来源于正丙醇β-加成反应。同时发现，反应温度对醇类的形成有较大影响，一种为低温下的链增长反应，产物主要为直链混合醇;另一种为高温下缩合增链反应，产物主要为甲醇和异丁醇。　　5.异丁醇形成与催化剂组成之间的关系　　当催化剂同时含有Cu和K时，Cu可以提供大量的易形成甲醇的C1中间体，而K的引入使得ZrO2表面出现弱CO吸附，当两种C1物种同时存在时，极大地提高了总醇时空收率及C2+醇选择性，尤其是异丁醇选择性。对于K-ZrO2上面提供的C1中间体，是CO直接与甲酰基反应，还是由该种CO的反应物与甲酰基反应形成C2中间体仍不确定，但是通过对C-C键成键方式及前文实验结果分析，形成C2中间体的另一C1中间体很可能是分子吸附态CO。