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随着能源和环境压力的日益增大，非石油路线获取液体燃料和大宗化学品已引起世界范围内的广泛重视。煤或天然气经合成气(CO+H2)选择性催化合成醇类(甲醇和低碳醇)以及烃类(低碳烯烃和重质烃)化合物一直被认为是极具工业价值和应用前景的研究课题之一。目前，CO加氢所涉及的多种催化剂体系存在较多问题，如活性低、选择性差、耐硫性能差等，离工业应用尚有相当距离。碳化钼作为一类新型催化材料以其类贵金属的催化特性，同时具有优良的抗硫性能和高的水汽变换反应活性而受到极大关注，其高的活化CO能力和加氢性能在合成气化学领域已初现端倪。因此，碳化钼有望成为新型的Fischer-Tropsch合成催化体系。
本论文系统地研究了β-Mo2C和α-MoC1-x及碱金属K助剂对其CO加氢反应性能的影响；在K/β-Mo2C基础上，对比研究了过渡金属Fe、Co、Ni对其改性作用的基本规律，研究表明Ni助剂改性K/β-Mo2C的催化活性和高级醇(C2+OH)选择性要远高于Fe和Co助剂的改性效能。针对Ni助剂改性K/β-Mo2C这一优异的催化剂，就Ni助剂含量、反应行为、助剂结构效应、电子效应和表面结构进行了详细探讨，深入阐述了Ni助剂改性效能的基本规律和作用本质。基于碳化钼基催化剂表面Mo价态与催化性能的关联结果，建立了碳化钼基催化剂表面模型和CO加氢合成烃醇的反应网络。具体包括以下几方面的内容：
1.β-Mo2C和α-MoC1-x催化剂CO加氢反应活性均较高，其产物主要为C1～C4轻质烷烃；同时CO2选择性较高，表明其具有高的水汽变换反应活性。K助剂的加入使β-Mo2C和α-MoC1-x催化剂活性显著降低但CO加氢产物选择性由烷烃转为低碳醇，最为明显的是促进了C2+OH的合成；对于β-Mo2C和α-MoC1-x催化剂，K含量均存在一最佳值，K/Mo摩尔比分别为0.2和0.1，此时总醇选择性和醇时空产率达到最大值。尤其值得注意的是，β-Mo2C和α-MoC1-x催化剂烷烃均符合线性Anderson-Schultz-Flory(A-S-F)分布而低碳醇则出现两种不同的分布曲线，K助剂改性后前者出现甲醇负偏离的独特分布而后者仍然符合线性A-S-F分布。
2.过渡金属Fe、Co、Ni均促进了C2+OH的形成，突出表现在对C1OH到C2OH链增长步骤的促进，其基本规律是：Ni> Fe>Co；过渡金属具有较强的成烃能力，其基本规律是：Fe>Ni≈Co。过渡金属助剂对于K/β-Mo2C催化剂上醇形成活化能的影响显著，Ni和Co降低了C1OH到C4OH的形成活化能，而Fe助剂降低了C2OH到C4OH的形成活化能，但C1OH形成活化能略有增加。反应温度和压力对Fe、Co和Ni改性催化剂CO加氢反应行为影响显著，随着反应温度或压力的提高，CO转化率和烷烃选择性呈上升趋势，但总醇选择性降低；烯烃含量降低，而C5+重质烃增加。温度升高甲醇含量降低而C2+OH含量明显增加，而压力对各醇种分布影响不大。
3.Ni助剂含量对K/β-Mo2C催化剂改性效能影响显著，随Ni助剂含量的增加，催化活性呈逐渐上升的趋势，而总醇选择性则先上升后下降，最佳值在Ni/Mo摩尔比1/8～1/6；对于高级醇选择性的影响，C2+OH/C1OH比值随Ni含量增加而增加。Ni助剂含量对催化剂的结构和形貌有显著影响，其基本规律是独立的金属Ni随Ni助剂含量提高而逐步强化，即呈聚集态存在，这种变化关联催化剂反应性能并表现出明显的结构效应。在反应条件下Ni助剂的价态随反应温度和Ni含量变化显著，进而影响催化剂表面Mo价态分布，这种变化关联催化剂反应性能并表现出明显的电子效应。
4.碳化钼基催化剂CO加氢反应性能与催化剂表面Mo物种关联结果表明，催化剂表面Mo4+物种与醇形成尤其是C2+OH生成有关，而表面Mo2+/Mo0则与催化活性及烷烃选择性有关。在此基础上对碳化钼基催化剂CO加氢合成烃醇机理进行了初探，认为催化剂表面MoI(0≤I≤2)和MoII(II=4)物种之间具有协同作用，即MoI解离CO并形成CxHy*中间体，而MoII物种则发挥了CO插入形成C2+醇或分子吸附的CO直接加氢形成甲醇的作用。