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乙烯,丙烯等低碳烯烃是现代化学工业重要的基础原料,目前烯烃主要通过石油路线生产,我国具有自主知识产权的煤基合成气经二甲醚生产烯烃（DMTO）已经实现年产千万吨级的生产能力,极大的缓解了对石油路径的依赖。合成气一步法制低碳烯烃过程具有流程短、能耗和煤耗低的优势,是实现煤、天然气、生物质等能源清洁高效利用的有效途径。进行合成气一步法直接催化制烯烃催化剂的基础性研究,提高催化剂活性和烯烃选择性,对于煤炭清洁转化利用和我国的能源和资源安全仍然意义重大。开发高性能催化剂是FTO技术路线核心问题,需要加强催化剂结构与性能关系等基础理论研究,本论文针对Fe基催化剂生命周期中的动态结构变化和构效关系等问题,采用低温共沉淀技术,制备Fe-Mn模型催化剂,研究Mn助剂对FTO反应的影响。对比常温传统的共沉淀方法,低温沉淀技术可加快晶核成核和分裂的速度,有利于得到较高的比表面积,较小粒径的催化剂。研究中采用透射电子显微镜（TEM）,高分辨场发射扫描电子显微镜（SEM）考察焙烧前后催化剂前驱体微观形貌。X射线衍射（XRD）分析焙烧前后催化剂前驱体物相。热重分析与FTIR光谱仪联用（TG-IR）研究催化剂前驱体焙烧过程中物相的变化。我们还采用N2物理吸附（BET）、拉曼光谱（Raman）表征了焙烧后催化剂的结构。H2/CO程序升温还原（TPR）和H2/CO程序升温脱附（TPD）研究催化剂还原活化过程的物相变化和化学吸附特性。并在固定床反应器中考察了不同摩尔比例的Fe-Mn催化剂的催化性能。结果表明:Mn的添加在焙烧阶段形成了(Fe1-xMnx)2O3复合氧化物结构,破坏了Fe氧化物的晶体结构,使其不易结晶,导致催化剂晶粒尺寸减小,比表面积增大。Mn的添加还抑制了Fe相在焙烧过程中的团聚,起到物理上分散活性相的作用;在催化剂活化过程中,我们发现CO气氛还原生成碳化铁,主要为θ-Fe3C、χ-Fe5C2相。H2气氛还原将生成Fe3O4,600℃以上生成α-Fe。Mn（20%mol）的添加可以降低催化剂的还原温度,对比两种不同的还原气氛,CO气氛还原得到的催化剂在合成气制烯烃反应中活性更高。构效关系研究还发现Mn添加量越多,催化剂比表面积越大,但是只有添加适量的Mn才可以提高低碳烯烃选择性。其中纯Fe催化剂生成低碳烯烃的转化频率值（TOF）为1.6×10-3(s-1),低碳烯烃选择性为14.9%。添加20%mol的Mn可以使得Fe基催化剂表面形成最多的吸附CO活性位,从而提高了催化剂的活性和低碳烯烃的选择性,低碳烯烃的转化频率（TOF）为5.7×10-3(s-1),低碳烯烃选择性达36.3%。Mn的添加具有显著的几何效应和部分电子效应,因为添加适量的Mn以后,催化剂表面可以生成更多的FeCX活性相,单位质量催化剂对CO的吸附量增加,并且Fe-Mn间的相互作用减弱了对烯烃产物的吸附性能,从而减少了烷烃选择性,提高了烯烃的选择性。如果添加的Mn过多（例如40%）,催化剂比表面增加,但是表面上暴露的Fe原子减少,单位质量Fe转化CO的量（FTY）反而减小。