煤炭间接液化主要是将煤经合成气、中间产物最终转化成烃类、醇类产物的利用方式。目前煤炭间接液化工艺主要有传统费托合成，费托合成制烯烃，甲醇合成-甲醇制汽油，甲醇合成-甲醇制烯烃，低碳醇合成等，工艺过程完全依赖于催化剂的催化性能，高效催化剂的开发始终是煤炭间接液化研究的核心。　　传统费托合成、甲醇合成以及其后续的加工工艺日益成熟，但费托合成产物分布服从Anderson-Schulz-Flory(ASF)聚合物动力学模型，甲醇合成反应单程转化率低，且复杂的多段式工艺不仅所需固定投资大，产出少，操作要求高，整个过程能量耗散严重，碳源、氢源的浪费导致煤炭利用的整个过程低效而粗放。　　如何由合成气一步催化转化获得高辛烷值汽油或定向合成某种高附加值产品（如芳烃）成为了下一代煤炭催化转化的核心课题。目前公认的解决方案是在费托合成催化剂或甲醇合成催化剂中引入酸性催化体系，如分子筛，以期调控产物分布，引入分子筛后产物主要为异构烷烃及芳烃。然而，由于合成气催化转化所用的金属活性中心与用于芳构化的酸性中心反应温度区间不同，目前双功能催化剂的研究进展缓慢。本论文旨在探索一种催化体系，解决合成气转化活性中心和芳构化酸性中心反应温度不匹配的问题，使得合成气一步催化转化生成芳烃。　　本论文选用氧化锆为活性组分，分别研究了合成气在单一的氧化锆基催化剂以及氧化锆/分子筛双功能复合催化剂上一步催化转化制芳烃。　　1.氧化锆催化合成气直接转化制芳烃　　本论文制备了三种不同结构、不同粒径的氧化锆作为研究对象，大粒径(30nm)和小粒径(9nm)的单斜相氧化锆及小粒径(9nm)的四方相氧化锆。分别使用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)表征了其晶相结构、粒径及晶格间距，并用氮气物理吸附(BET)测定其比表面积、孔径及孔体积。利用X射线光电子能谱(XPS)表征其表面电子性质，使用氨气程序升温脱附(NH3-TPD)表征表面化学性质。在400℃、3MPa下测试其合成气催化反应性能，并通过全产物在线分析与液相产物离线分析的模式详细分析了产物组成。结合表征结果以研究三种氧化锆催化性能不同的原因。　　制备方法对氧化锆的晶相、晶粒尺寸及表面性质有很大影响，进而决定其催化性能。溶剂热法制备的氧化锆晶相纯净，而沉淀法制备的有少量杂晶。小晶粒比大晶粒氧化锆具有更大的比表面。同时，单斜相氧化锆表面锆电子性质及所处的化学环境与四方相氧化锆完全不同，单斜相比四方相氧化锆表面拥有更高的酸性位密度。　　反应结果表明，氧化锆能够一步催化合成气转化生成高辛烷值烃类产物，主要是异构烯烃、环状烯烃和芳烃，C5+及芳烃的选择性受制于氧化锆晶相及晶粒尺寸效应。单斜相氧化锆比四方相更有利于促进CO转化，其中，比表面积较高、酸量较大的小粒径氧化锆表现出最高的CO转化率;而大晶粒单斜相氧化锆显示出最高的C5+及芳烃选择性，这与其较高的酸性位密度相对应。由此，可以初步推断CO转化是酸催化反应，氧化锆表面的酸性位可能是CO转化的催化活性中心，而酸性位密度是影响芳烃生成的主要因素。　　2.合成气和甲醇在氧化锆表面吸附反应物种的研究　　通过原位红外漫反射(in situ DRIFTS)手段研究了氧化锆在不同温度下分别吸附合成气和甲醇后生成的表面物种。结果表明，在低温下，合成气在氧化锆表面吸附生成碳酸氢盐，而在高温下，则与表面羟基作用生成甲酸盐，并有一定量的CO2产生。甲醇在氧化锆上吸附行为则不同，低温下为微弱的物理吸附，而在高温下主要发生解离成甲醇盐并生成醚键。除信号强度外，三中氧化锆漫反射红外峰位并无区别。芳烃生成的前体可能是甲酸盐，而非甲醇脱水芳构化而来。　　3.氧化锆/分子筛双功能复合催化剂直接催化合成气转化制芳烃　　制备单斜相氧化锆及分子筛双功能催化剂用于合成气催化转化制芳烃，表现出了极高的芳烃选择性。分别研究了分子筛掺杂量(0-50％)、反应温度(400-500℃)、空速(1000-3000h-1)及合成气进料组成(H2/CO=1/1-2/1)对ZrO2/HZSM-5催化体系上合成气催化转化性能的影响。高温和高H2/CO有利于CO的转化，但不利于C5+的生成且甲烷选择性高。空速增大会降低CO的转化率，促进低碳烃的生成。值得指出的是，在氧化锆体系中掺杂一定量的分子筛后，能显著提高CO转化率，调变产物的选择性，使产物集中分布，有效抑制甲烷的生成，提高汽油馏分的选择性，在不同的分子筛掺杂量和反应条件下C5+中芳烃的选择性在84％-99％之间变化，芳烃主要包括甲苯、二甲苯和三甲苯，还有一定量的萘、甲基萘等。