费托合成转化效率及产物的选择性与催化剂性能密切相关。其中铁基催化剂作为较早用于费托合成研究的催化剂,因其储量丰富、价格低廉而备受关注。合成高效的铁基催化剂重点在于前躯体的制备。然而由于制备过程实验环境复杂,很难通过常规手段进行分析。因此,本文运用分子模拟手段对费托合成铁基催化剂前驱体的制备过程进行分析。本文从铁离子出发,研究了从铁离子到水合铁离子以及从水合铁离子到费托合成铁基催化剂前躯体两个过程。运用分子模拟手段,分析了过程中包括热力学等一系列性质及变化。首先依据水合铁离子的配体与配位数不同,建立了[Fe（OH）n]3-n（1～6）、[Fe（H2O）n]3+（1～6）的能量最低构型,并研究了不同水合铁离子之间的转换关系。研究发现随着p H的增加,水合铁离子会发生去质子化反应,铁离子的配体会由水分子向氢氧根转化,并且当脱去三个质子后,水分子配体会完全转换为氢氧根配体。其中较为稳定的水合铁离子为[Fe（OH）4]-和[Fe（OH）6]3-。其次,根据两种较为稳定的水合铁离子,本文运用密度泛函方法对于水合铁离子的脱水缩合过程进行分析。研究发现,[Fe（OH）4]-结构更倾向于链增长,[Fe（OH）6]3-结构更倾向于环状增长,特别是生成三元环的过程在热力学上是极为有利的。我们以三元环为最小结构单元,计算了水合铁离子的成核路径。其中费托合成铁基催化剂前躯体水铁矿的合成过程主要是由多方向的路径1所形成的平面以1:1的铁氧四面体和铁氧八面体链接所构成。此外我们还研究了水合铁离子在水中沉淀过程的分子动力学模拟,通过建立不同浓度,大小的分子动力学体系对沉淀过程进行了研究。结果表明,铁离子在水中会先与水分子形成水合铁离子,配位数会逐渐增加,并发生去质子化过程,多个水合铁离子之间会先形成二聚体等结构,随着时间的推进,逐渐形成一些小的环状结构,进而形成更大的水合铁离子团簇,以及初始的铁氧化合物晶核。