以煤为原料制合成气,经费托合成制备清洁烃类液体燃料和低碳烯烃（C2=-C4=）等化学品,能够丰富我国的能源供应网络,对确保我国能源安全具有重要的战略意义。近年来,Fe基催化剂由于其低廉的价格及高的逆水煤气变换活性而被广泛研究和应用。χ-Fe5C2被公认为Fe基催化剂的主要活性相。然而,目前χ-Fe5C2催化剂制备流程复杂、χ-Fe5C2含量普遍不高及合成机理不明晰。本论文从χ-Fe5C2催化剂调控制备出发,通过构筑氮掺杂石墨化炭包覆的铁基催化剂,利用炭层的电子作用和限域效应促进反应过程中高含量χ-Fe5C2的生成;进一步通过调控处理气氛的H2/CO比,深入探究铁前驱体相演变的机制,进而调控制备纯相χ-Fe5C2催化剂;最后,针对χ-Fe5C2催化剂上高CO2选择性的问题,通过在χ-Fe5C2外围引入Fe3O4,在Fe3O4上基于逆水煤气变换反应串联转化内部χ-Fe5C2上生成的副产物CO2,降低费托合成制备长链烃过程中的CO2选择性。具体包括如下几个方面:（1）以谷氨酸为碳和氮的前驱体,预先与铁离子配位形成铁物种高度分散的配合物,随后经高温一步热解制得氮掺杂石墨化炭包覆的铁基催化剂。构筑的氮掺杂石墨化炭层的电子促进作用增强了铁纳米粒子表面CO吸附强度,从而有利于铁纳米粒子在费托合成过程中快速碳化为χ-Fe5C2并保持稳定。炭层包覆结构有效抑制了纳米粒子在反应过程中的烧结,使催化剂表现出高稳定性。炭层的孔道效应也表现出对产物选择性的影响,适宜的炭层厚度和孔道结构有利于短链烯烃类产物发生二次吸附进行链增长反应,但又限制了 C12+烃类的生成,从而高选择性地生成C5-C11烃类。在800℃热解得到的催化剂,催化活性高达239.4μmolCOgFe-1s-1,C5-C11烃类选择性达到49%,优于大部分铁-炭催化剂。（2）采用原位表征,深入探究了处理气氛H2/CO比对铁氧化物碳化过程中表面竞争的移氧、渗碳、加氢和积碳反应的影响,并建立了表面反应与铁物相演变的关联。通过选取体积比为64%H2/32%CO/4%Ar的处理气氛,有效地调控了 Fe3O4前驱体表面竞争反应间的平衡,从而制备了纯相χ-Fe5C2催化剂。将该催化剂应用于费托合成反应,表现出高达96%的CO转化率,30%的C2-C4烯烃和40%的C5+烃类选择性以及高的稳定性。同时增强的活性和选择性主要归功于制得的χ-Fe5C2催化剂暴露更多的类平板面活性位点。在高温预处理过程中形成的表面炭层有效抑制了 χ-Fe5C2纳米粒子在反应过程中的烧结和表面积碳,使催化剂表现出优异的稳定性。（3）通过高压预处理原位氧化的方法,构筑了以χ-Fe5C2为内核,小颗粒Fe3O4环绕的类卫星结构χ-Fe5C2@Fe3O4催化剂。在χ-Fe5C2催化剂外围引入串联的Fe3O4位点,有助于解耦催化剂表面的竞争反应,即在Fe3O4上发生逆水煤气变换反应,将χ-Fe5C2上生成的副产物CO2进行二次转化为CO,有效降低了 CO2选择性。该催化剂显示出45%的C5+烃类选择性（包含CO2归一后选择性）,同时CH4和CO2的选择性仅为10%和7%。在高压预处理过程中催化剂表面形成了更高石墨化度的炭层,其电子促进作用抑制了催化剂表面加氢能力,增强了 C-C偶联能力,从而有效地促进了 C5+烃类产物的生成。