合成气制低碳醇是目前极具发展前景的工艺之一,其产物复杂,目标产物低碳醇尤其是C2+OH的选择性较低,解决该问题的关键是开发高催化性能的催化剂。本文利用量子化学模拟手段研究了 CuFe催化剂两个不同面上的碳链增长机理,确定了一个更高C2+OH选择性的表面,可以用于指导高催化性能CuFe催化剂的结构设计。利用Wulff重构方法确定了 CuFe催化剂的两个主要低密勒指数暴露面(100)和(110),并计算了两个表面的差分电子密度、Mulliken电荷分布以及d带中心,发现(110)面的d带中心更靠近费米能级,说明(110)面的催化活性比最大暴露面(100)更高,与吸附质的相互作用更强。研究了 CuFe(100)和(110)面上合成气制低碳醇的碳链增长机理。两个面上的CO活化解离机理均是H辅助CO加氢生成CHO中间体,且CHO更倾向于逐步加氢生成CH2O和CH3O,CH的形成路径均为CO+H→CHO→CH+O,CH2的形成路径均为CO+2H→CHO+H→CH2O→CH2+O,对于CuFe(100)面,CH3的形成路径为CO+3H→CHO+2H→CH2O+H→CH3O→CH3+O,且CH3O更倾向于生成CH3OH而不是CH3,其碳链增长机理为CHO插入CH3单体生成CH3CHO,CH3CHO进一步形成CH3CH2OH的路径是CH3CHO+2H→CH3CH2O+H→CH3CH2OH;对于 CuFe(110)面,CH3 的形成路径为 CO+4H→CHO+3H→CH2O+2H→CH3O+H→CH3+OH,且 CH3O 更倾向于生成 CH3 而不是CH3OH,其碳链增长机理为CO插入CH3单体生成CH3CO。分析发现CuFe(110)面上低碳醇的选择性比CuFe(100)面更高,因此增大CuFe(110)面的暴露面积会显著提高产物中低碳醇的比例。