费托(F-T)合成反应是典型的多相催化反应，并且作为实现煤炭和天然气资源高效、清洁利用的有效途径而受到广泛的关注。铁基催化剂因其优良的催化性能和低廉的价格被广泛应用于F-T合成中，其中α-Fe是可能的费托活性相之一，并且在催化剂相变过程中起重要作用。因此，利用量子化学方法结合实验表征信息对α-Fe表面碳化和积碳过程做细致、深入的研究，对于全面理解F-T合成反应机理，提高和改进催化剂的性能起着重要的指导作用。　　 本文采用自旋极化的密度泛函理论系统研究了不同覆盖度下Fe(100)，(110)和(111)表面的积碳和碳化过程。在Fe(100)表面低覆盖度(θc=0.25-0.75ML)下，C主要以分散吸附在表面的形式存在。随着覆盖度增加到1ML，最稳定的构型是表面和次表层共吸附的形式，C迁移到次表层和表面偶联(C2，C3)都成为热力学可行的过程，且前者更为有利。对覆盖度为1ML时渗碳和表面偶联过程的动力学能垒的计算表明：相比渗碳的能垒(1.20eV)，表面偶联(0.78eV)在动力学上更占优，因此，推测在Fe(100)面优先发生表面积碳。在Fe(110)面，覆盖度为0.25ML时，相对于C在次表层的吸附，表面吸附热力学更有利。覆盖度为0.5ML到1ML时，最稳定的构型是表面和次表层共吸附的形式，C迁移到次表层和表面偶联(C2)成为热力学上可行的过程，且前者更为有利。此外，渗碳过程在动力学上比表面偶联更占优，因此，推测Fe(110)优先发生渗碳形成表面铁碳化物。在Fe(111)面，碳覆盖度θC＜1ML时，C主要以孤立的原子态形式存在并导致表面重构；1ML≤θC≤2ML时，＂mC2+nC＂为主要的吸附形式；θc≥2ML时，复杂的吸附形态如碳链和岛状碳团簇开始生成。这些复杂岛状碳团簇可能是Fe(111)表面石墨沉积或碳纳米管生长的成核中心。在次表层，C原子倾向于填充在八面体空隙中。Fe(111)面的C表面迁移和渗碳能垒分别为能垒为0.45eV和0.73eV。虽然C2团簇的生成在热力学上有利，但C向次表层的迁移在动力学上占有更大的优势。