我国是世界上木材资源相对短缺的国家,人均森林面积远不及世界的平均水平,而且木材资源的综合利用率并不高,废弃的木材资源也得不到充分地回收再利用,因此,我国每年废弃的木材资源较多。本文考虑到木材炭化后具有特殊的蜂窝状孔道结构,将其用作催化剂载体的制备,不仅有助于催化剂催化性能的提高,还有利于废弃的木材资源循环再利用,为建设可持续发展以及环境友好的社会提供了条件。费托合成(Fischer-Tropsch synthesis,FTS)是一种将由煤、天然气或生物质制得的合成气通过催化合成反应转化为无硫、无含氮化合物和无芳烃的清洁液态烃类的燃料生产替代路线。我国液体燃料资源相对匮乏,费托合成对于解决我国液体燃料紧缺和环境污染问题具有非常大的战略意义。催化剂是影响费托合成的重要因素之一,因此合成出高性能的费托合成催化剂是在费托合成研究中急需解决的难题,具有及其重要的研究意义。近来,大量新型材料被用作费托合成催化剂的载体,同时一些新型结构的催化剂也被设计出来,这些催化剂不仅有着优异的催化性能,还丰富了研究者对催化剂在结构上的认识,为费托合成催化剂的制备提供了思路。本文成功设计合成出了新型蜂窝状钴基催化剂,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气物理吸附-脱附(BET)和热重分析(TG)等方式对催化剂进行了表征。在固定床反应器中对催化剂的费托合成反应性能进行了测试。研究结果如下:(1)借助水热法合成法,在废弃木材孔道内原位生长出Co-MOF-74晶体,再经过炭化成功制备出蜂窝状钴基催化剂Co@C/CW。研究了水热温度的不同、Co-MOF-74负载量的不同、煅烧温度的不同以及反应条件的不同对费托合成反应性能的影响。结果表明:只有当水热温度为100°C、Co-MOF-74负载量为15%以及煅烧温度为600°C时蜂窝状钴基催化剂表现出较高的CO转化率和C5~+烃的选择性;反应温度为280°C,反应压力为2Mpa和空速为4L/h/gcat的反应条件下催化剂表现出较高的催化性能。(2)分别用载体负载钴金属单质、Co-MOF-74衍生Co@C催化剂及ZIF-67衍生Co@NC催化剂成功制备出蜂窝状Co/CW、Co@C/CW和Co@NC/CW催化剂,并对它们进行了表征,同时考察了催化剂在反应过程中的催化稳定性。结果显示,蜂窝状钴基催化剂Co@C/CW呈现出较高的催化稳定性和活性,在100h的费托反应过程中CO的转化率从68.6%降到49.7%,C5~+烃的选择性可达到51.3%。(3)通过比较Co-MOF-74衍生Co@C催化剂、蜂窝状钴基催化剂Co@C/CW及将蜂窝状催化剂磨碎后的Co@C/CW-P催化剂在不同费托合成反应条件下催化性能的不同,研究了蜂窝状载体对催化剂反应活性和稳定性的影响。分析可得,由于蜂窝状催化剂载体具有规则且贯通的孔道结构,增强了反应气体和金属钴之间的反应效率,促进了CO分子与金属钴间的电子传递,从而提高了催化剂的反应活性和稳定性。