费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是一种将煤、天然气或生物质经合成气转化为液体燃料的工业技术。近年来，出于能源战略的考虑，越来越多的能源产业部门与科研机构开始考虑应用该技术以缓解日渐增大的石油缺口。在F-T合成技术中，催化剂的研究与开发起着至关重要的作用，其中铁基催化剂价格低廉、活性高、选择性好及适用于低氢碳比的煤基合成气和高效的浆态床反应器的特点使其成为最具工业应用价值的催化剂之一。　　 本论文以沉淀型FeCuK/SiO2催化剂为主要研究对象，采用电感偶合等离子体—原子发射光谱(ICP-AES)、低温N2物理吸附、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TG)、程序升温还原(TPR)、程序升温脱附(TPD)、穆斯堡尔谱(MES)等表征手段着重研究了催化剂制备过程中残留Na、浸渍Na、残留K、浸渍SO42-以及Cu助剂的不同加入方式对FeCuK/SiO2催化剂结构及F-T合成催化性能的影响，旨在从基础入手，为F-T合成铁基催化剂的工业应用提供技术支持。获得的主要研究结果如下：　　 沉淀过程中，采用Na2CO3为沉淀剂，通过控制洗涤次数，制备出了不同残留Na含量的系列铁基催化剂，结合多种实验手段，研究了残留Na对催化剂织构、还原和碳化行为以及浆态床F-T合成反应性能的影响。N2物理吸附结果表明残留Na不利于活性相的分散，降低催化剂的比表面积，增大了催化剂中铁物相晶粒尺寸；H2(CO)-TPR结果表明残留Na抑制了催化剂在H2气氛中的还原，同时不利于催化剂在CO气氛中碳化。合成气原位还原过程中，残留Na同样抑制催化剂的还原和碳化。在F-T合成反应过程中，残留Na降低了催化剂的F-T合成反应活性和WGS反应活性；残留少量Na对催化剂F-T合成反应过程中的稳定性影响不明显，残留过多Na使得催化剂在反应过程表现出明显的失活现象。残留Na提高轻质烃和低碳烯烃的选择性，抑制重质烃的选择性。　　 以FeCuK/SiO2为母体催化剂，等体积浸渍NaAC水溶液得到一组不同Na含量的F-T合成铁基催化剂，结合多种表征手段，在H2/CO=0.67、250℃、1.5 MPa和2000 h-1的条件下进行了浆态床F-T合成反应性能评价实验。结果表明，浸渍少量Na能提高催化剂的比表面积，促进铁物相的分散，浸渍大量Na却会明显降低催化剂的比表面积，使催化剂中的铁物相聚集形成较大的晶粒；浸渍Na抑制催化剂在H2中的第一步还原，但促进催化剂在CO中的碳化；在原位合成气还原过程中，浸渍Na有利于催化剂的碳化。在500 h的反应运行实验中，浸渍Na的催化剂均表现出不同程度的失活现象。反应结果表明，浸渍Na对WGS反应活性影响不大，但对F-T合成反应活性和烃产物选择性有较大的影响。铁基催化剂上浸渍Na有利于C12+重质烃和低碳烯烃的生成。　　 以K2CO3为沉淀剂，通过控制洗涤次数，制备残留不同K含量的系列铁基催化剂，考察残留K对铁基催化剂性能的影响。具体结论如下：残留K不利于铁物相的分散，降低催化剂样品的比表面积，增大了铁物相晶粒尺寸；残留K抑制催化剂在H2气氛中的还原；合成气原位还原过程中，催化剂中残留过多量K(铁钾重量比100Fe/31K)抑制催化剂碳化。催化剂中K助剂的性质与由残留K导致催化剂织构性质二者协同作用，导致铁钾重量比为100Fe/12K时的催化剂拥有最强的碳化程度；在F-T合成反应过程中，随着残留K含量增加，催化剂的F-T合成反应活性和WGS反应活性先增加后又降低；随着残留K含量增加，抑制了轻质烃和低碳烯烃的选择性，有利于重质烃的生成，表现出K助剂的影响。　　 采用共沉淀与喷雾干燥技术相结合的方法制备了FeCu/SiO2、FeCuK/SiO2和FeCuNa/SiO2三个催化剂，利用多种实验手段，研究了同属碱金属的助剂K和Na对铁基催化剂还原行为、碳化行为、表面碱性及F-T合成反应性能的影响，结果表明：FeCu/SiO2催化剂上加入对等数量的K或Na，助剂Na不利于铁物相的分散，使催化剂比表面积减小，孔径和孔体积均增大；K或Na不同程度抑制催化剂在H2中的第一步还原，促进在CO中的碳化;K或Na助剂均促进FeCu/SiO2催化剂对CO2吸附，K改善表面碱性的作用更强些；原位合成气还原结果类似于CO-TPR的结果，K或Na不同程度促进催化剂的碳化。300 h的F-T合成反应后，MES结果表明，K或Na使催化剂中铁碳化物含量进一步增加，但催化剂却保持很好的反应稳定性；对于产物选择性，K或Na有相同的趋势，有利于重质烃和烯烃的生成，可抑制总烃产物中有机含氧化物的生成，且K的作用表现更强。　　 以FeCuK/SiO2为母体催化剂，等体积浸渍NH4HSO4水溶液得到一组不同SO42-含量的费托(F-T)合成铁基催化剂。采用多种手段对催化剂进行表征，同时在H2/CO=0.67、250℃、1.5 MPa和2000 h-1的条件下进行了浆态床F-T合成反应性能评价实验。结果表明，添加少量SO42-能促进催化剂在H2中的还原；在合成气还原过程中，添加少量SO42-对催化剂的碳化程度影响不大，但大量SO42-严重抑制催化剂在合成气中的碳化。在约500 h的反应运行实验中，几种催化剂表现出的反应活性有所差异，但均呈现较好的反应稳定性，期间均未表现出明显的失活现象。反应结果表明，添加SO42-可抑制WGS反应活性，且随着SO42-含量的增加，抑制愈加明显；同时催化剂上浸渍少量SO42-可以有效抑制CH4的生成，提高低碳烯烃的选择性。　　 采用共沉淀、分步沉淀、喷前加入和喷后加入四种不同方式加入Cu助剂制备了系列FeCuK/SiO2催化剂，研究了Cu助剂加入方式对铁基催化剂的还原行为、碳化行为以及F-T合成反应性能的影响，结果表明：四种Cu助剂加入方式均可较准确地控制催化剂中组分Cu的含量；四个催化剂的织构性质各有差别，其中以共沉淀方式加入Cu的催化剂比表面积最小，分步沉淀加入Cu的催化剂比表面积最大；四个加入方式Cu助剂在Fe相中的分散程度不同，H2-TPR结果显示，共沉淀Cu助剂分散最好，分步沉淀Cu助剂分散最弱，喷前浸渍和喷后浸渍Cu助剂分散程度居中。由于催化剂中Fe和Cu氧化物分散程度不同，Cu的助还原性能也表现出明显的差异；四个催化剂在合成气中还原和碳化程度按下列顺序递减：共沉淀Cu＞喷后加入Cu＞喷前加入Cu＞分步沉淀Cu，相应在合成气中反应的CO转化率呈相同变化趋势；与其它方式Cu相比，共沉淀Cu提高了F-T合成反应产物重质烃和烯烃的选择性，对有机含氧化物的生成有一定的抑制作用。