我国是一个缺油富煤的国家,煤炭在一次能源中占70%左右。但煤炭的大量使用却带来了空气污染、生态破坏等一系列问题。利用煤制合成气合成低碳混合醇是煤炭资源洁净利用的重要途径之一。低碳醇可直接作为优质、清洁的动力燃料使用。其次,低碳醇具有高的辛烷值以及与汽油良好的掺混性能,有望作为汽油添加剂取代污染严重的四乙基铅和甲基叔丁基醚。此外,低碳醇经分离后可得到单一醇等基础化工原料。在多个合成醇催化剂体系中,钼基催化剂由于具有独特的抗硫性和不易积炭等优点,成为研究的热点。本论文在先前工作基础上,采用溶胶-凝胶法制备了一种高活性的Mn掺杂K-Co-Mo合成醇催化剂,其对C2+醇的选择性达到文献报道的最高水平。依托同步辐射等技术对催化剂的结构、表面组成、吸附态物种进行了系统研究。在综合各类实验数据基础上,阐明了Mn助剂的作用机制以及催化剂的构效关系。论文主要内容如下：第一章是文献综述,介绍了背景知识和相关工作的最新研究进展。首先介绍了利用合成气制备低碳醇的背景和意义；其次详细综述了合成低碳醇催化剂的种类、合成工艺以及低碳醇的生成机制；然后介绍了Mn助剂在CO加氢反应中的应用,包括F-T合成和低碳醇合成；最后介绍了本论文的研究意义和研究内容。第二章是Mn掺杂K-Co-Mo催化剂的制备、结构及合成低碳醇性能的研究工作。采用柠檬酸为络合剂,通过溶胶-凝胶法合成了一系列不同Mn含量的K-Co-Mo催化剂。表征结果显示Co、Mo、Mn各组分均匀分散于催化剂表面。Mn助剂的掺杂增强了Co与Mo之间的相互作用,形成结晶度较高的片状结构的Co-Mo-O活性相。Mn助剂的加入促进了催化剂中四面体配位Mo6+物种的减少和八面体配位Mo4+的形成,但会抑制Mo4+和Co2+的进一步还原,从而适度抑制了催化剂的加氢活性,促进了醇产物的形成。此外,Mn助剂的加入抑制了催化剂表面强酸性位的形成,增加了弱酸性位的数量,提高了合成醇的选择性。同时Mn的掺杂增强了催化剂对CO的线性和桥式吸附,有利于碳链的增长和醇产物的生成。活性测试结果表明Mn助剂的掺杂显著提高了K-Co-Mo催化剂合成醇活性。当Mn/Mo=0.15时,催化剂表现出最高的合成醇活性。在T=300℃, GHSV=4800h-1,H2/CO=2/1条件下,其总醇收率达到91.4g/Kgcat/h,是不含Mn催化剂的6.2倍。同时,合成醇的选择性从4.2%增大到51.6%,MeOH/C2+OH比值从2.29减小到0.19,乙醇成为优势醇产物。第三章研究了碱金属助剂K2C03添加量和反应条件(反应温度、空速)对Mn掺杂K-Co-Mo催化剂合成低碳醇性能的影响。当催化剂中K/Mo摩尔比由0.085增加到0.145时,CO转化率和醇的时空产率逐渐降低。总醇选择性则随着K/Mo摩尔比的增大而上升,并在K/Mo=0.115时达到最大值,继续提高K含量,总醇选择性有所下降。醇产物分布中C2+醇的含量随着K/Mo比的提高明显增加,表明K助剂含量的适当增加有利于高级醇的生成。在P=5.0 MPa, GHSV=6000 h-1反应条件下,随着反应温度从290℃升到330℃,CO转化率随之增大,但催化剂对总醇的选择性却逐渐降低。醇产物分布中C1OH/C2+OH比随反应温度的增加从0.22减小到0.18,提高反应温度有利于高级醇的生成。总醇的时空收率则随反应温度升高而增加,并在320℃时达到最大,继续升高反应温度,总醇时空收率有所降低。不同空速活性测试结果显示随反应空速的增加,催化剂CO转化率逐渐降低,而总醇的选择性和时空收率却增加。高空速能够抑制烃产物的生成,有利于醇产物的形成,但是同时会增加甲醇的含量,不利于C2+醇的形成。在T=320℃,P=5.0MPa, GHSV=6000h-1条件下,催化剂合成醇选择性为58.6%,总醇产率达到148.3 g·Kgcat-1·h-1,醇产物分布中C1OH/C2+OH比为0.19,高级醇在总醇中的质量分数高达77.7%。与文献报道的Mo基催化剂比较结果显示,本论文所合成的Mn掺杂K-Co-Mo催化剂CO加氢合成低碳醇综合性能,尤其是C2+醇选择性居于领先水平。第四章对本论文的工作进行了总结,分析和讨论了现有研究工作存在的问题,并对未来的工作进行了展望。