Fischer-Tropsch合成(F-T合成）技术由于可以将煤炭、天然气和生物质等含碳资源转化为清洁的液体燃料而受到广泛关注。铁基催化剂因价廉易得、水煤气变换(WGS)活性适中、操作条件范围较宽等特点而成为最具有工业应用前景的F-T合成催化剂。为了改善Fe基催化剂反应性能，通常需要加入结构助剂。结构助剂能显著提高催化剂的比表面积、促进活性相分散并增加催化剂的强度。然而由于Fe与结构助剂间存在着复杂的相互作用，这种相互作用明显影响了催化剂的反应活性和产物选择性。但是关于这种作用的本质认识还不清楚，因此需要系统的工作加以研究。　　 本论文以SiO2、Al2O3和ZrO2为结构助剂的二元F-T合成Fe基模型催化剂为研究对象，使用低温N2物理吸附、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPs)、穆斯堡尔谱(MES)、程序升温还原(TPR)、程序升温加氢(TPH)和程序升温脱附(TPD)等表征手段系统研究了Fe与结构助剂间相互作用以及该作用对催化剂反应性能的影响。论文研究内容和相关结论如下：　　 1.通过连续共沉淀的方法制备了以SiO2、Al2O3和ZrO2为结构助剂的二元F-T合成Fe基催化剂，采用多种实验手段研究了三种结构助剂(SiO2，Al2O3，ZrO2)对铁基催化剂织构性质、物相结构、还原/碳化行为以及F-T合成反应性能的影响。结果发现，三种结构助剂与Fe间存在不同类型的相互作用。其中，Fe与SiO2之间形成了Fe-O-Si化学结构，并且该结构在反应后进一步形成了Fe2SiO4类物质。在Fe/Al2O3催化剂中，Al3+则可以进入到α-Fe2O3中形成Fe2-xAlxO3(0＜x＜2)类固溶体结构，而且在还原和反应后Al3+仍能进入到Fe3O4的晶格中形成稳定的铁铝尖晶石相。在Fe/ZrO2催化剂中，Fe与ZrO2之间分别形成类了似于Fe2O3结构和ZrO2结构的Fe-O-Zr固溶体。同时发现，三种结构助剂均抑制了催化剂的还原和碳化，并且由于结构助剂与Fe的不同作用方式导致催化剂的还原行为存在明显差异。此外，结构助剂不同程度的增加了催化剂的比表面积，减小了铁氧化物的晶粒尺寸。在F-T合成反应中，结构助剂的加入降低了催化剂初始反应活性，但提高了催化剂的稳定性，其反应活性大小为Fe/ZrO2＞Fe/SiO2＞Fe/Al2O3。由于三种催化剂之间物相结构、织构性质以及还原程度存在较大差别，导致催化剂产物选择性有很大的差异，这些差异的本质原因是结构助剂与Fe间存在着不同类型的相互作用。　　 2.通过连续共沉淀的方法制备了一系列不同Si含量的二元Fe-Si催化剂，运用低温N2物理吸附、XRD、MES、HRTEM、XPS、FT-IR、TPR和TPD等表征手段研究了Fe-SiO2相互作用对催化剂物理化学性质、物相结构、还原、吸附行为以及F-T合成反应性能的影响。结果发现，Fe与SiO2之间存在明显的化学作用。首先，铁氧化物与SiO2之间形成了Fe-O-Si结构，该结构在反应后进一步形成了Fe2SiO4类物质。Fe-SiO2相互作用影响了催化剂中Fe原子的电子结构，增强了Fe-O键的强度，抑制了催化剂的还原和碳化。此外，SiO2对Fe催化剂具有很强的结构影响。SiO2的加入促进了催化剂中Fe相的分散，抑制了催化剂晶粒在热处理及反应过程的烧结与长大。同时，SiO2明显影响了催化剂的吸附行为，增强了C、H、O在催化剂表面的吸附。在化学作用和结构效应的共同影响下，催化剂的初始活性和重质烃选择性随着Si含量的升高呈现先降低后增加的趋势。值得注意的是，催化剂中加入适量SiO2降低了产物中CH4的选择性。　　 3.通过连续共沉淀的方法制备了一系列不同Al含量的二元Fe-Al催化剂，采用低温N2物理吸附、XRD、MES、Raman、TPR和TFD等表征手段研究了Fe-Al2O3相互作用对催化剂物理化学性质及F-T合成反应性能的影响，在此基础上采用类似研究方法，考察了还原温度对Fe/Al2O3催化剂F-T合成反应性能的影响。结果表明，由于Al2O3和Fe2O3晶体结构相似，导致Al3+容易进入Fe2O3的晶格而形成Fe2-xAlxO3固溶体。并且在还原和反应后的催化剂中，Al3+仍存在于Fe3O4晶格中形成Fe3-xAlxO4类固溶体结构。形成的固溶体结构稳定了催化剂中的铁氧化物，使得晶格中的O原子难以脱出而抑制了催化剂的还原和碳化。此外，随着Al含量升高促进了催化剂表面对H2的吸附，减少了表面碳物种的数量。由于Al2O3对催化剂还原和碳化的抑制，使催化剂F-T反应活性明显降低。同时发现，A12O3的加入增加了产物中CH4的选择性降低了C5+的选择性。通过提高催化剂的还原温度，发现Fe25Al催化剂CH4选择性随还原程度的升高而降低。含Al催化剂CH4选择性升高的主要原因是低还原程度的催化剂表面被大量O覆盖，抑制了CO的解离吸附，导致催化剂表面产生过高的H/C比。　　 4.通过连续共沉淀的方法制备了一系列不同Zr含量的二元Fe-Zr催化剂，采用低温N2物理吸附、XRD、MES、TPR和TPD等表征手段研究了Fe-ZrO2相互作用对催化剂物理化学性质、物相结构、还原、吸附行为以及F-T合成反应性能的影响。结果表明，ZrO2促进了Fe相的分散，增加了催化剂的比表面积，减小了催化剂的晶粒尺寸。Fe与ZrO2间分别形成了类似于Fe2O3结构和ZrO2结构的Fe-O-Zr固溶体。ZrO2的加入一方面抑制了催化剂的还原和碳化。另一方面，随着ZrO2含量的升高，增强了催化剂对H2和C0的吸附。催化剂F-T活性随着ZrO2含量的升高，先降低后增加，在Zr/Fe比为5/100时达到最低值。在选择性方面，ZrO2的加入对产物中烃选择性影响较小，但是增加了含氧化合物中醇的选择性。