费托(F-T)合成是现今能源领域的一项关键技术，可以将煤、天然气以及生物质资源间接液化，制备清洁燃料或者高附加值的化学品，从而实现这些资源的高效、清洁利用。工业上主要采用的F-T合成催化剂为Fe基催化剂和Co基催化剂，其中Cu经常作为一种还原助剂被添加在Fe基催化剂中。研究发现，Cu助剂能促进催化剂的还原与碳化，促进H2吸附，提高F-T合成和水煤气变换(WGS)反应的活性，影响F-T合成中的产物分布，防止催化剂失活，并能与其他金属产生协同效应。但研究者对Cu的作用机理还不是很清楚，有关Cu助剂的理论研究也相对较少，这制约了高产高效F-T合成催化剂的开发。其中一个主要原因是缺乏Cu在Fe基催化剂上详细的结构信息。本文采用DFT理论计算的方法首先系统地研究了Cu在不同Fe基催化剂物相表面的吸附情况，从而确定了Cu的存在形态，然后在计算得到的结构模型基础上，研究了Cu对F-T合成中不同表面反应的影响。　　F-T合成Fe基催化剂在预处理和反应过程中有很多物相，其中金属Fe，Fe3C和Fe5C2被认为是活性相，因此我们以这三种物相为基础，研究了Cu在这三种物相表面的吸附结构与稳定性。对于Fe相，我们选取了最稳定的Fe(110)面，次稳定的Fe(100)面和最不稳定的Fe(111)面。对于Fe3C相，我们选取了最稳定的Fe3C(001)面，次稳定的Fe3C(010)面和最不稳定的Fe3C(100)面。对于Fe5C2相，我们选取了终结具有不同Fe/C比的五个表面即Fe5C2(100)，Fe5C2(111)，Fe5C2(510)，Fe5C2(010)和Fe5C2(001)。　　Cu在这三种物相的表面都以二维单层结构吸附更为稳定，三维多层结构稳定性较差。因此可以推断Cu在这些表面沉积初期按层状模式生长。本文计算表明，Cu在这三种物相表面主要有四种生长模式:(1)分散吸附(Fe(111)表面）;(2)单层聚集(Fe(110)，Fe(100)，Fe3C(010)，Fe5C2(100)和Fe5C2(510)表面）;(3)低覆盖度时分散，高覆盖度时聚集(Fe3C(001)，Fe3C(100)和Fe5C2(010)表面）;(4)低覆盖度时分散，高覆盖度时部分聚集(Fe5C2(111)和Fe5C2(001)表面）。Cu在这些物相表面结构与稳定性的差异主要是由Fe-Cu相互作用、Cu-Cu相互作用和最稳定吸附位的距离共同作用的。　　比较Cu在Fe，Fe3C和Fe5C2相最稳定表面的吸附情况，发现Fe(110)表面对Cu的亲和能力大于Fe3C(001)和Fe5C2(100)表面，并且两种碳化物表面对Cu的亲和能力很接近，这与实验上表征得到的结果一致。但是其他不稳定表面对Cu的亲和能力并不遵循这一顺序，而且各表面对Cu亲和能力的相对顺序随Cu覆盖度的不同而不同，表明Cu的亲和能力与表面结构和覆盖度有关。　　由于各表面结构和组成不同，Cu原子在只暴露Fe原子的Fe(110)，Fe000)，Fe(111)表面和Fe3C(010)表面带负电;在既暴露Fe又暴露C原子的表面，Fe3C(100)和Fe5C2(100)表面，Cu主要与表面的Fe原子作用，带少量的负电荷;Fe3C(100)，Fe5C2(100)，Fe5C2(111)，Fe5C2(010)和Fe5C2(001)表面，Cu原子与Fe和C原子同时作用，带正电。这是由Fe，Cu与C原子的电负性不同引起的。　　基于上述Cu在Fe基催化剂表面的吸附形态的研究，我们可以得到一个能相对合理地描述Cu在催化剂中具体形态的表面模型从而研究Cu助剂对表面反应的影响。由于CO的吸附与解离被认为是F-T合成过程的第一步，因此为了了解Cu助剂对CO活化的影响，我们首先研究了CO在洁净的Fe(100)表面和不同含量Cu掺杂的Fe(100)表面的吸附和解离。为了与之前的研究进行比较，我们计算了两种Cu掺杂模式，即表面有n个Cu原子吸附和表面Fe原子被n个Cu原子取代（n=1-3）。研究发现，增加Cu的表面含量不仅减弱了CO的吸附，也增加了CO的解离能垒，降低了CO解离的反应热;相比而言，洁净表面CO吸附与解离的活性最强，取代模型比吸附模型对CO吸附与解离的抑制能力更强。同时我们也计算了不同覆盖度下CO的伸缩振动频率，以期为实验研究提供数据支持。