钴(Co)基费托合成反应(FTS)中，碳化钴(Co2C)形成被视为Co基失活的主要原因之一，但随着研究的深入，Co2C被作为费托反应的活性相，目前对于费托反应中Co2C的作用存在3类认识：一是作为形成醇类的活性相，二是作为形成低碳烃类的活性相，三是Co和Co2C协同催化；同时，Co2C催化剂晶面结构对催化性能影响不明确。因此，本文采用密度泛函理论计算方法，在电子-分子水平上系统研究了Co2C晶面结构对合成气转化生成C2物种活性和选择性的影响，包括Co2C晶面结构对CO活化形成CHx的影响以及Co2C晶面结构对FTS反应形成C2物种选择性和活性的影响。本论文主要结论如下：
　　(1)阐明了Co2C晶面结构对CO活化反应的活性和机理具有晶面敏感性。所有Co2C晶面上CH是稳定的CHx单体。Co2C(011)上是CO直接解离机理；Co2C(110)和(111)上是CHO氢助解离机理；Co2C(010)上是COH氢助解离机理；Co2C(101)上CO直接解离和CHO氢助解离同时存在，其中，Co2C(011)晶面对CO活化解离显示了最高的催化活性。Co2C晶面结构以及CO解离反应过渡态结构表明，当C和O分别吸附在组成B5型活性基元结构的四穴位和三穴位上，呈现解离状态时，该晶面有利于CO直接解离。
　　(2)阐明了Co2C晶面结构对FTS反应形成C2物种选择性的影响。Co2C(101)上有利单体CH自耦合生成C2H2是主要C2产物；Co2C(011)上CH3是CHx单体主要存在形式，CO插入CH3生成CH3CO是主要C2产物；Co2C(010)和(110)上有利单体CH与CH2耦合生成CH2CH是主要C2产物；Co2C(111)上CO插入有利单体CH生成CHCO是主要C2产物。进一步通过有效能垒对不同晶面上C2物种生成的选择性进行定性分析，结果表明Co2C(101)、(010)和(110)晶面对C2烃类的生成具有高选择性，而Co2C(011)和(111)晶面对C2氧化物的生成具有高选择性，其微观结构特征是具有B5型活性基元的Co2C晶面结构对C2氧化物具有高选择性；反之，对C2烃类表现出较高选择性。
　　(3)结合上述两方面研究，可以明确合成气在Co2C催化剂上选择性转化过程中，一部分晶面负责CO以直接解离或者H助解离的方式形成CHx物种，进一步反应生成C1物种或C2烃类；另一部分晶面负责提供非解离吸附的CO，当Co2C催化剂晶面上形成CHx物种时，吸附态的CO会进一步插入到CHx物种，生成C2氧化物甚至是醇类。解决了目前FTS反应中有关Co2C催化剂作为活性相的争议，即部分晶面负责低碳烃类的形成，部分晶面负责C2醇类的形成。
　　研究结果明确了合成气选择性转化过程中Co2C催化剂呈现晶面结构敏感性的微观原因；在电子-分子水平上阐明了催化剂晶面结构与性能的关系。调变Co2C晶面结构能够调控合成气转化反应的选择性，这为实验上定向合成特定的晶面提供了较为明确的结构线索。