以煤为主的能源结构造成了我国汞污染严重的现状。随着我国火电厂大气污染物排放的新标准的出台,同时出于国际谈判的压力,我国对燃煤锅炉汞的排放控制将不断收紧。根据我国国情,利用现有的污染物控制装置实现对烟气汞排放的控制是比较经济可行的办法。而研究高效的SCR催化剂以同时达到Hg0向Hg2+的高效转化是这一技术路线的关键。目前商用的SCR催化剂对Hg0的氧化效率有限,加上钒基催化剂自身的问题,研究开发新型高性能的SCR催化剂来同时实现烟气中汞的高效氧化具有重要的实践价值。Mn-Ce复合氧化物是一种有望应用于烟气脱汞的高效催化剂,本文以Mn-Ce复合氧化物为研究对象,结合实验现象利用周期性密度泛函理论,对Hg0在Mn、Ce掺杂表面不同活性位上的吸附机理进行了研究。实验上,首先用共沉淀法制备了Mn-Ce复合氧化物,对其在150℃和200℃下的汞吸附实验表明,Mn的掺杂极大地提高了氧化物的汞吸附活性,表面的氧物种的形态对Hg0的吸附过程极为重要。Hg0在Mn-Ce复合氧化物表面上的吸附伴随着氧化物中晶格氧物种向化学吸附态的氧的转化,表明对Hg0吸附有利的氧物种很有可能是表面上的晶格氧或者是与晶格氧类似的同衬底表面存在强相互作用的氧类物质,Hg0的吸附会使其与衬底的相互作用减弱形成化学吸附态的氧物种。理论上,运用DFT+U的方法,在Mn掺杂的Ce02表面上分别考察了洁净表面和附加H原子的表面上各种形态氧物种对Hg吸附的影响,结果表明Mn的掺杂确实使得吸附Hg的能力极大改善。在洁净的掺杂表面上,完整结构和O空位上吸附02分子后形成的02/Ov物种均有利于Hg在其上的吸附。Hg以氧化态形式在吸附后的表面存在,洁净表面上稳定的吸附均导致Mn一定程度的还原,此外,02/Ov上超氧基团02-到过氧基团O2-2的转变也加强了Hg与衬底表面的相互作用。从热力学上考虑,洁净表面形成的02/Ov结构将是Mn-Ce复合氧化物吸附Hg0的主要活性位。而在附加H原子后的掺杂表面上,由于掺杂Mn引起的电子缺陷得到补偿,其完整表面也可以稳定存在,同样十分有利于Hg的吸附。与洁净表面不同的是,附加H后的表面上的汞吸附会导致附近的Ce4+被还原,而掺杂元素Mn的电荷结构没有大的变化。并发现表面上O空位的形成都对Hg的吸附极其不利,这一点可以很好地证明表面活性O物种的存在对Hg0的吸附氧化的重要性。