随着石油资源不断匮乏,开发非油基碳资源制备高值化学品具有重要意义。另一方面,CO2排放带来的温室效应等环境问题日益突出,将CO2转化为烯烃、芳烃、汽油等碳氢化合物的研究备受关注。CO2加氢制烯烃主要有两种路线,即经甲醇中间体制烯烃以及费托路线制烯烃。经甲醇中间体制烯烃的催化剂主要为CO2制甲醇催化耦合MTO分子筛组成的双功能催化剂,该催化剂虽然烯烃选择性高,但CO2转化率较低。经费托合成路线制烯烃具有较高CO2转化率,可以显著提升烯烃收率。本论文基于CO2经费托路线制备烯烃的研究思路,采用溶胶凝胶法合成了Fe基催化剂。研究发现,Fe催化剂上Na的加入可以有效降低甲烷选择性提高烯烃选择性;Zn的加入可以提高CO2转化率。筛选出Na-Zn-Fe催化剂并进行组成优化,在 1Na-28Zn-Fe 催化剂、340℃、2.5 MPa、15000 mL g-1 h-1,H2/CO2=3/1的反应条件下CO2转化率达37.9%,烯烃选择性77.8%,烯烃时空产率达到了 0.63 g gcat-1 h-1,且稳定性良好。通过XRD、TEM、穆斯堡尔谱等表征发现,Na和Zn引入Fe基催化剂中后可以降低催化剂粒径,增加催化剂的比表面积,使得催化剂暴露出更多的活性位点,增加CO2吸附,从而提高催化性能。研究发现Na-Zn-Fe催化剂在反应后的Fe全都转化为活性相Fe5C2,这也是Na-Zn-Fe催化剂反应活性高的原因。通过对接触时间的考察,证实了在N a-Zn-Fe催化剂上生成烯烃的路径为CO2先在ZnO上进行RWGS反应,生成的CO在Fe5C2上进行费托合成生成烯烃。Na、Zn的协同作用促使Fe全都转化为Fe5C2。本论文针对在Na-Zn-Fe催化剂上改变接触时间而产物分布不变的情况进行了研究,提出了在Fe5C2浓度高的催化剂上进行的费托合成反应不受接触时间影响的假设并做验证。为进一步提高烯烃收率,本文通过溶胶凝胶法合成了 Na-Co-Fe催化剂。在320℃、2.5 MPa、15000 mL g-1 h-1,H2/CO2=3/1 的反应条件下 CO2转化率达 43.6%,烯烃选择性81.1%,烯烃收率达到了 0.77 g gcat-1h-1。我们对Na-Co-Fe催化剂同样进行了不同接触时间的反应性能考察以及相关的表征实验,发现在Na-Co-Fe催化剂上CO2加氢生成烯烃的路径为CO2在Fe3O4上进行RWGS反应生成CO,再转移到Fe5C2以及Co上进行CO加氢生成烯烃。由于Co不参与RWGS反应且CO加氢活性强,加入后大幅度提高了 CO的转化速率,因此拉动了 RWGS反应的进行,使CO2的转化率提高。且Na-Co-Fe催化剂的产物分布随着接触时间的改变变化的非常明显,进一步验证了有关Fe5C2的假设。