费托合成(FTS)可以将合成气(CO/H2)转化为长链的烃类，用作清洁燃料或者高附加值的化学品，是实现煤炭、天然气以及生物质资源高效、清洁利用的有效途径。而铁基催化剂因其低廉的价格，优良的催化性能及低的甲烷选择性，被广泛应用于费托合成中。利用量子化学方法对各种可能活性相，各种助剂做原子尺度的研究，对于全面理解费托合成反应及助剂作用机理，改进助剂以提高催化剂的活性，选择性，稳定性等起着重要的指导作用。少量过渡金属助剂即能显著提高铁基费托催化剂的活性，稳定性和选择性。然而迄今实验上的研究更多的关注过渡金属助剂在催化剂还原碳化过程中的作用，对反应的影响限于活性选择性等表观现象的讨论，未能深入探讨助剂作用机理。理论计算上也还没有见到相关报道。　　 本研究采用量子化学中密度泛函(DFT)的方法，选取Fe(100)面为模型催化剂的面，研究过渡金属助剂，特别是后过渡金属助剂，对费托反应中主要基元反应的影响，期望能从原子层面上理解过渡金属助剂对铁基费托合成反应作用的机理。我们还重点关注了金属表面的电子性质与吸附，反应活性的关联，希望能更深刻的理解过渡金属助剂对Fe(100)表面吸附与反应性能的影响。主要内容包括：⑴采用助剂原子取代Fe(100)表面1/4的Fe原子的模型，计算了十种助剂嵌入Fe(100)的热力学稳定性，然后计算了CO的吸附活化，解离，以及C-C反应及C2物种的形成。随着助剂在周期表中的位置从左到右移动，CO的吸附，活化与解离逐渐减弱，同时C-C偶合反应得到促进。不同助剂对CO解离，C-C偶合反应的影响中，反应能垒的变化与反应热的变化成线性的关系，即满足经典的Brφnsted-Evans-Polanyi关系，斜率接近0.5。另外我们计算了Cu，Pd对C2形成的影响。Cu，Pd都能促进C2物种的形成，但是Pd的促进作用没有Cu的大，这与实验观察的结果吻合得很好。⑵利用Fe(100)上Cu单层膜(Cu-Fe(100)考查了Cu助剂对费托反应基元步骤的影响。计算结果表明，Cu单层膜大大减弱了CO的吸附与活化，相应的使得CO直接解离能垒高达2.4eV。共吸附的氢原子在Fe(100)和Cu-Fe(100)上都能促进CO的解离。在Cu-Fe(100)上，CO的氢助解离的能垒虽然仍比Fe(100)高，但降到了0.92eV，比在Co(0001)上或Ru(0001)上都更低。Cu单层膜也大大促进了碳物种加氢反应和碳碳偶合反应，反应能垒比Fe(100)更低，而且更加放热。⑶定义了一个参数，称作有效d带强度(EDI)，来表征过渡金属表面的电子性质及其对吸附，反应活性的影响。我们测试了Pt-3d-Pt，Pt-4d-Pt，Pd-3d-Pd等体系中H2的解离吸附，O原子吸附。测试的结果表明，EDI能更好的描述和比较不同周期元素的电子性质。