近年来,氧化铝负载型过渡金属（如铁、钴、钌、镍等）费托合成催化剂被广泛关注。钴基氧化铝催化剂具有高活性、高直链饱和重质烃选择性及低水煤气变换反应活性、反应过程稳定等优点,广泛应用于费托合成反应。前人的实验研究表明钴基氧化铝费托合成催化剂的催化性能与活性剂钴纳米颗粒的尺寸大小、载体氧化铝的性质以及载体与活性剂的相互作用均有关系,但是钴纳米颗粒与载体氧化铝之间的相互作用机理仍然不明朗。本论文选择Al端α-Al₂O₃（0001）载体吸附表面和Co_n（n=1-7）亚纳米团簇为研究对象。采用密度泛函理论研究Co_n（n=1-7）亚纳米团簇在Al端α-Al₂O₃（0001）载体吸附表面的吸附位点、稳定吸附结构、生长成核。同时分析了钴纳米团簇与氧化铝表面的相互作用和电子转移情况。此外,本论文也研究了CO分子在Co₄/α-Al₂O₃催化剂上的吸附。这不仅可以揭示钴活性剂与氧化铝载体间的内在作用机理,更好的理解钴基氧化铝费托合成催化剂的结构和催化性能,也可以为设计更有效的催化剂体系提供参考,对钴基氧化铝催化剂的实验研究有一定的指导意义。研究及结论如下:1.首先研究了单个钴原子在Al端α-Al₂O₃（0001）表面的不同吸附位点的吸附结构。结果发现最稳定的吸附位点为Al（4）位点,不同吸附位点的稳定性顺序为Al（4）>O（5）>Al（3）>Al（1）。每个吸附结构的吸附能都大于0.45e V,因此都为化学吸附。选择了最稳定的Al（4）位吸附结构,进行了差分电荷密度和Bader电荷计算,结果表明Co原子与吸附表面之间有电荷转移,且Co原子失去电子,电位向正极移动。2.研究了Co_n（n=2-7）团簇在Al端α-Al₂O₃（0001）表面的不同吸附结构。结果发现四面体Co₄团簇是Co_n（n=2-7）团簇在α-Al₂O₃（0001）载体吸附表面吸附最稳定的团簇。由Co_n/α-Al₂O₃的稳定结构可知,Co_n团簇吸附于α-Al₂O₃（0001）表面后使表面的3cAl原子弛豫较大,Co_n团簇也有很大的变形,平均Co–Co键长比气相孤立Co_n团簇略微大。随着团簇原子数的增加,Co_n团簇的平均原子结合能呈单调递增趋势,同时曲线的递增趋势越来越平稳;Co_n团簇在α-Al₂O₃（0001）表面的成核成奇偶交替现象。Bader电荷和差分电荷密度结果表明,吸附之后Co_n团簇发生了极化。与表面O（2）直接成键的Co原子的d轨道同O（2）原子的p轨道重叠,Co原子失去电子带正电;而与表面Al（1）原子成键的Co原子的d轨道则与Al（1）原子的轨道发生杂化,电子从Al（1）原子向与之成键的Co原子转移,Co原子得到电子带负电。3.用运NEB方法计算了Co_n（n=1-3）在α-Al₂O₃（0001）载体表面的迁移。结果表明单个Co原子比较容易发生迁移现象。由Co₂和Co₃在表面的迁移可以推测得Co_n团簇在α-Al₂O₃（0001）表面的主要生长模式是单个Co原子在表面扩散迁移并附着在Co_n-1团簇上而形成的。4.CO分子在Co₄/α-Al₂O₃催化剂上的吸附表明,Co₄纳米颗粒吸附于α-Al₂O₃表面后的最佳吸附位点是的顶位处（T）。