费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis,缩写FTS）是将合成气（CO+H₂）在高温高压条件下,通过催化剂转化为清洁烃类液体燃料和化学品的异相催化反应。在当今能源需求逐渐加大、石油资源匮乏、可再生新能源短期内无法大规模应用的社会背景下,发展将煤炭、天然气和生物质等含碳资源高效清洁利用的费托合成技术,对于保障能源安全和减少环境污染具有重大现实意义。对于费托合成反应,如何提高反应效率、合理调控产物分布一直以来都是该领域的焦点问题。多年来,科研工作者在催化剂的设计、反应器的优化、反应条件的调试等方面做了大量工作,取得了优异的研究成果。但迄今为止,费托反应大多是在热场的激发下实现,反应能耗高。光催化技术,可以将太阳光的能量转化为化学能,具有成本低、环保等优势,在能源和环境领域具有广泛应用。光催化与热催化的机理截然不同,通过光催化可以实现一些热催化无法实现的反应。针对费托合成反应存在的活性低,产物分布不可控,能耗高的关键问题,本论文提出新的研究思路,将光催化与热催化两种技术集于一体,构建了新型光热共同驱动费托合成反应体系。通过设计一系列光热双响应催化剂,考察其在不同催化条件下费托合成反应性能,探索光热催化体系的特点和优势,讨论催化剂构效关系。主要研究结果如下:（1）以传统热费托中活性高、稳定性好的金属Ru为活性组分,TiO₂、ZnO、SiO₂和SiC等几种具有不同吸光性质的材料为载体,制备了一系列光响应性质不同的催化剂,考察了这些催化剂在光热催化（紫外光照或可见光照）和热催化条件下的费托合成性能。结果表明:催化剂能否被光辐射激发是发生光热反应的前提条件,而且催化剂的光热性能与催化剂的吸光范围和强度密切相关。对于光惰性的Ru/SiO₂催化剂,引入光照对其费托反应性能影响较小;然而,以紫外光响应的Ru/TiO₂、Ru/ZnO作为催化剂时,紫外光照能够明显提高CO转化率,促进CO₂及低碳数烷烃的生成,而可见光照对催化剂活性和产物选择性没有产生明显影响;对于紫外光照和可见光照均响应的Ru/SiC催化剂而言,紫外光照和可见光照对催化剂活性和产物选择性均有影响,且变化规律与紫外光热条件下Ru/TiO₂和Ru/Zn O一致。几种催化剂中,Ru/Ti O₂吸光能力最强,引入紫外光照后对费托合成性能的影响最明显,CO转化率从24.6%升高至48.7%,CO₂选择性从2.6%升高至7.2%,CH₄选择性从15.6%升高至20.0%;C₂-C₄产物中烷烃比例从原来的54.3%增加到90.8%,而烯烃对应地从45.7%下降至9.2%。（2）将热活性组分钴负载于一维二氧化钛纳米管（TNT）上,制备了紫外光响应的Co/TNT催化剂,并考察了其光热费托合成性能。实验发现,光热催化可以大幅提升CO转化率,抑制CO₂的生成,促进低碳数烷烃的生成。进一步的研究表明,CO转化率的显著提高归因于半导体TiO₂的光生电子向金属钴的转移,产物分布的变化由光化学反应和光催化反应共同决定。（3）以Al₂O₃和TiO₂的复合物作为钴基催化剂的载体,制备了一系列不同TiO₂含量（0%,5%,10%,15%）的双载体负载型钴基催化剂,并考察了其在光热和热催化费托合成中的性能。结果表明,含量较少的TiO₂是激发光催化反应的决定因素,引入紫外光照同样能够大幅提升CO转化率,降低CO₂选择性,促进低碳数烷烃生成。其中TiO₂含量为5%时,光照引起的CO转化率提升幅度最大,能够达到68.8%。（4）利用金属Cu在可见光激发下能够产生强局域电磁场和自由电子的表面等离子体共振（SPR）效应,设计合成了Ru/Cu、Co/Cu-GO、Fe-Cu三种光热响应催化剂,以提高传统Ru、Co、Fe催化剂在光热条件下的费托合成催化性能。结果发现反应过程中虽然Cu能保持单质状态,但这种基于SPR效应的铜基光催化材料在光热费托体系中并没有达到预期的催化效果。分析其原因,推测是Cu金属光吸收能力较弱,粒径偏大,导致在高温高压的反应条件下SPR金属Cu的光催化性能没有得到有效的发挥。