碳酸二甲酯（DMC）作为20世纪发展最快的绿色化学产品之一，尤其是1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学品的注册登记，近年来受到了广泛的关注。DMC广泛应用于农药、制药、染料、食品添加剂、精细化工产品、表面活性剂和抗氧化剂等方面。DMC的合成方法主要有光气法和非光气法。从20世纪初，国内外人士及相关单位就对非光气法合成DMC进行大量研究，合成DMC的方法正朝着简单、无毒、无污染的方向发展，CO₂和甲醇直接合成DMC的方法也越来越受到了关注。CO₂是引起温室效应的主要气体之一，也是一种工业排放的废气，同时还是一种潜在的碳资源。因此，CO₂的资源化利用已经引起了人们的广泛关注。由CO₂和甲醇直接合成DMC无论是从环境角度还是能源角度，都具有重要意义。论文共进行了四个方面的研究工作，研究结果如下：1)合成碳酸二甲酯催化剂的选择：对醋酸镍、镁粉、碘甲烷、碳酸钾四种催化剂的性能以及性价比进行比较，最终选出适宜本实验的催化剂：镁粉。2)合成碳酸二甲酯检测条件的确定：根据直接合成法合成DMC，选择日本岛津公司的GCMS-QP2010气相色谱-质谱对DMC进行检测，确定的最佳检测条件为：色谱柱：DB-5弱极性通用柱，进样口温度：温度为200℃；柱温：初始温度40℃，保持3min，后以25℃/min升至150℃，再保持3min。检测器：氢火焰检测器（FID）；检测器温度：200℃；分流比：1：100。质谱条件：离子源温度：200℃。连接口温度：200℃。溶剂切除时间：3min。全扫描：45-800m/z。气相色谱检测碳酸二甲酯的保留时间为3.43min。3)合成碳酸二甲酯最佳工艺条件的选择：在超临界合成反应装置中，镁粉的催化作用下，二氧化碳以超临界状态和甲醇直接合成碳酸二甲酯。试验确定了催化剂的最佳用量：镁粉质量和甲醇的质量比例为：1:25。碳酸二甲酯的最佳合成条件为：反应温度180℃；反应时间7h；反应压力7.5MPa。在此最佳条件下，碳酸二甲酯的产率为2.55%。4)对超临界二氧化碳合成碳酸二甲酯的反应机理进行了探讨：首先是甲氧基镁化合物的形成，而后CO₂与溶解在甲醇中的甲氧基镁反应，CO₂在临界状态下极性插入Mg-O键，形成反应中间物-甲氧基碳酸镁，甲氧基碳酸镁与甲醇反应生成碳酸二甲酯和甲氧基镁，其中碳酸二甲酯为产物，而反应的实际催化剂为甲氧基镁。