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纳米催化是当前催化剂研究和开发的重要方向。将无负载型铁基纳米催化剂应用于浆态床费托合成反应具有重要的学术研究意义和工业化应用价值。本论文将铁基纳米催化剂的制备、在费托合成中的应用和催化性能改善作为重点研究脉络和主要研究内容，目的在于使无负载型铁基纳米费托合成催化剂具备可规模化应用的基本要求。本论文的研究工作和成果主要包含以下方面: (1)采用乙酰丙酮铁(Ⅲ)为铁源和苯甲醇溶液为溶剂以金属有机盐低温热分解法获得了铁基纳米催化剂前躯体。借助XRD、HRTEM、H2-TPR和显色反应等表征手段对催化剂前躯体的物相和微观形貌结构进行了表征分析。结果表明催化剂前躯体为接近单分散态存在的微球形高结晶度Fe3O4纳米粒子。为简化制备工艺同时实现对纳米粒子粒径尺寸的调控，研究了合成气氛和苯甲醛含量对于Fe3O4纳米粒子粒径尺寸的影响。实验结果表明，空气气氛或添加适量苯甲醛有助于纳米粒子粒径的减小并实现纳米粒子粒径尺寸在费托合成反应活性相结构敏感区间(2.5-8nm)的有效调控; (2)纳米Fe3O4的胶体溶液无需过滤分离或焙烧即可直接应用于浆态床费托合成反应。经CO还原后，无负载型纳米铁基催化剂表现出了较高的初始活性和很低的甲烷产物选择性。反应后催化剂样品的XRD和HRTEM表征结果表明，纳米催化剂在反应过程中的活性物相为高结晶度的Fe5C2，而且该物相在反应条件下不随运行时间的延长而发生物相变化或是被氧化的现象; (3)无负载型纳米催化剂在反应条件下的反应活性很不稳定，在诱导期结束或经短暂稳定平台(＜100h)后即出现快速的失活现象。通过TEM和DLS对反应过程中催化剂样品的表征分析发现在反应条件下无负载型纳米催化剂的结构稳定性较差，发生了因团聚诱导的晶体快速生长现象。即处于分散态的初级纳米催化剂颗粒首先形成团聚体，随着团聚体数量和自身致密度的不断增加，团聚体进一步转化成为粒径较大的(＞100nm)块状晶体颗粒，降低了参与反应的活性相比表面积，导致纳米催化剂出现快速的不可逆失活; (4)改变催化剂的还原气氛或还原温度能够显著改善纳米催化剂的活性稳定性。而使用使用含水气氛进行处理则能够促进纳米催化剂形成团聚体并加速晶体生长过程; (5)由分散态的纳米催化剂粒子形成团聚体以及团聚体的生长过程符合符合反应限制聚集模型，且遵循一级反应的动力学规律; (6)添加异质元素X作为助剂后即使在更高的反应温度下也能够显著提高纳米催化剂的稳定性。含0.8wt％的X助剂催化剂在280℃的反应温度下能够稳定运行接近2000h。主要原因在于添加X助剂提高了粒子间碰撞后团聚的活化能，进而显著逆制了团聚体致密度的增加，使其处于可逆的松团聚状态，从而使无负载型纳米催化剂的稳定性得到显著提升。