费托合成反应中铁基催化剂的活性及其催化反应机理的研究

作为能源化工领域一个重要的过程，费托合成可以将来自各种含碳有机物的合成气转化成用于替代石油过程的洁净产品。在费托合成过程技术中，铁基催化剂因其优良的催化性能以及低廉价格而广泛地在费托过程中采用。随着技术进步，要求对已有铁催化剂进行改进或形成新的高效催化剂，为此认识铁催化剂上的费托合成作用机理在费托合成的技术进步中起着重要的基础作用。铁基催化剂表面多相共存的复杂性使得利用目前的实验方法详细定义和理解活性相上的反应过程相当困难。因此利用量子化学方法结合有限的表征信息对费托合成反应机理和催化本质进行理论研究，可以为催化剂的研发和反应工程的动力学模拟提供理论依据。本工作拟应用量子化学计算方法从原子水平上研究CO 和H2 在铁基催化剂的主要活性相Fe5C2的不同表面的吸附及其聚合反应。考察烷烃和烯烃在Fe5C2表面的链生成和链增长机理，以及结合相关实验事实解释碳化铁表面有醇或者少量酸生成的原因。