现行的煤化工能耗高、污染重等缺点,限制了其发展；加快开发更高效清洁的煤转化技术已经成为国家战略规划。低碳醇是指C1-C5的直链醇混合物,具有较高的辛烷值,不仅可作为燃料添加剂,还可以作为替代燃料。因此,实现由合成气制取低碳醇是实现化石能源清洁高效利用,能源可持续发展的重要途径。然而,目前的催化剂活性、选择性达不到工业应用的要求。如何建立准确的催化剂构-效关系是催化剂开发的关键及难点。CO加氢反应产物繁多、机理复杂,基元步骤包括C-O键断裂、碳链增长、非解离CO插入、加氢等多个步骤；其中如何控制CO的活化度,实现解离和非解离CO的平衡是关键步骤,这就决定了催化剂需要双活性位。本文针对Co基催化剂用于合成气直接制备低碳醇的构-效关系开展研究,设计了CuCo/SiO2及Co/CeO2双活性位催化剂,分别代表双金属活性位和Co-CoOx界面活性位,全面解析了催化剂在煅烧、还原、反应前后等阶段体相及表面结构,并研究了本征反应动力学,构建催化剂活性中心的形成过程及构-效关系,得出如下结论：1.通过对不同Cu/Co比的Si02负载型催化剂性能考察,证实了Cu的加入不仅改变了Co基催化剂对CO的反应活性,也影响了产物分布。少量Cu的加入,大幅度降低了Co的催化剂活性,使产物中醇类选择性上升约2倍,过量Cu影响不大。煅烧后的CuCo双金属催化剂中,Cu进入Co3O4晶格中,形成了一种Cu2+xCo2+1-xCo3+2O4混合尖晶石结构。CuCo双金属催化剂的还原温度显著低于单金属体系,还原之后主要得到类合金的CuCo双金属相,并存在偏析现象。此外,CuCo双金属相的表面主要富集的是金属Cu,覆盖了大部分Co表面,形成了非连续的Co活性位,仅暴露出一些低配位,低聚态的Co位。反应结束后,类合金的双金属相依然存在。2.对Co5/SiO2和Co5Cu2.5/SiO2催化剂进行了动力学研究。Co基催化剂上烃类产物的活化能普遍高于醇类产物,反映了温度的上升更利于烃类产物的生成。Co基催化剂上的CO转化反应遵循Langmuir-Hinshelwood模型,说明反应过程中,Co基催化剂易于吸附CO,表面大量覆盖强吸附的CO和解离的C物种,抑制了H2的吸附活化。相比于单Co催化剂,Cu的加入削弱了CO的吸附和HCO物种的解离,降低了表面CHx物种数量,相对增加了HCO的含量以及其插入的可能性,导致醇类选择性的上升。而连续Co位的消失,造成了表面C3物种浓度的降低,从而抑制了C3产物的生成。此外,CuCo催化剂上,升高温度有利于醇类产物发生氢解等二次反应。3.通过对不同Co负载量的Co/CeO2催化剂性能考察,在CO加氢反应中,C1-C5醇类的选择性随着Co负载量的增加不断下降。煅烧后Co/CeO2催化剂中,Co以分散的CoOx形态存在,CoOx与CeO2之间存在一定的相互作用,并抑制了Co的还原过程。但是经过还原后,催化剂主要以Co金属态存在,且随着Co负载量的增加,Co金属性不断增加。反应初期,表面Co在CO解离形成的O的作用下,发生部分氧化形成Coδ+价态,且CeO2对其有稳定作用,这种作用随着负载量的上升而降低,所形成的Co-Coδ+界面是醇类产物生成的活性中心,同时弱化了Co对CO的解离吸附作用,导致目标产物选择性的提高。