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Co基催化剂是一种被大量研究的非贵金属催化剂,在F-T合成及CH4-CO2重整反应中均具有较好的催化活性。以不同形式的钴源作为前驱体制备催化剂,对催化剂的各种性质具有直接影响。由于钴羰基簇合物中的金属钴以零价态形式存在,以该簇合物为前驱体制备的催化剂具有良好的分散性和较高的催化反应活性。研究证明,助剂的添加能够有效改善钴基催化剂的反应活性、稳定性和选择性。稀土元素因其具有一定的碱性和给电子性能而成为催化反应中良好的助剂。本文通过钴羰基簇合物与稀土桥联将稀土助剂有效得引入催化剂,通过有机配体骨架使活性中心Co与稀土原子均匀分布,有利于在载体表面形成高分散的Ln-Co分布,稀土的存在降低了载体的酸性,促进了CO的解离,从而进一步提高了催化剂的反应活性。具体成果如下：1.合成了一系列不同核数(二核、三核、四核)的钴羰基簇合物,其中三核钴羰基簇合物为首次合成,并对其进行了结构表征和性质研究。2.通过配位取代法设计并合成了可控结构的三核钴簇与稀土(Ln=La、Ce、Sm、Eu)有机配体桥联配合物,并对合成的配合物进行了结构表征和性质研究。四种配位物均未见文献报道。3.以合成不同核数的钻羰基簇合物前驱体,以γ-Al2O3为载体制备一系列催化剂,对其进行性能表征,评价F-T反应催化活性及CH4-CO2重整催化活性。考察钴羰基簇合物在载体上的分布特征、表面性质及与载体之间的相互作用,分析了这些因素对F-T合成及CH4-CO2重整的影响。F-T反应评价结果表明,羰基簇合物为前驱体制备的催化剂与传统的硝酸钻为前驱体制备的催化剂相比,具有较高的催化反应活性,不同催化剂的CO转化率及C5+选择性顺序一致：Co3/γ-Al2O3>Co2/γ-Al2O3>Co4/γ-Al2O3>Co(N)/γ-Al2O3；CH4-CO2重整催化结果表明,以不同核数钴羰基簇为前驱体制备的催化剂具有不同的催化性能,其中10%Co(3)/γ-A1203具有优良的抗积炭性能。4.以合成的钴簇-稀土桥联配合物Ln-Co3(Ln=La、Ce、Sm、Eu)为前驱体,以γ-Al2O3为载体制备一系列催化剂,并评价其F-T反应催化活性及CH4-CO2重整催化活性。考察具有高度规则空间排布的钻簇-稀土桥联配合物在载体上的分布特征、表面性质及与载体之间的相互作用,分析了这些因素对F-T合成及CH4-CO2重整的影响。不同前驱体制备的催化剂F-T反应C5+选择性顺序为：Co-Ce/γ-Al2O3>Co-Eu/γ-Al2O3>Co-Sm/γ-Al2O3>Co-La/γ-Al2O3>Co+Ce/γ-Al2O3>Co(N)/γ-AlO3;对以四种钻簇-稀土桥联配合物为前驱体的催化剂进行CH4-CO2重整评价,发现在结构相似的情况下,原子序数相邻的稀土配合物催化剂活性差距不大,说明原子序数相邻的稀土具有相似的助剂效应。5.对以钴羰基簇合物为前驱体制备的催化剂及和以钴簇-稀土桥联配合物为前驱体制备的催化剂进行催化性能比较,结果如下：(1)F-T合成反应中,以钻簇-稀土桥联配合物为前驱体制备的催化剂CO转化率及C5+选择性均优于以钴羰基簇合物为前驱体制备的催化剂。(2) CH4-CO2重整反应中,以钴簇-稀土为前驱体制备的催化剂的催化活性高于以钴羰基簇合物为前驱体制备的催化剂,但其抗积炭能力要低于钴羰基簇合物为前驱体制备的催化剂。