氮氧化物（NO_X）是环境污染的重要组成物质之一,其排放量表现逐年增加的趋向,火电厂已成为我国NO_X排放最主要的来源。目前以NH₃为还原剂的选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术应用最为广泛且最高效。催化剂作为SCR脱硝系统中重要的组成部分,其性能对系统的脱硝效率和脱硝成本会造成很大影响。在实际应用中毒失活是催化剂不可避免的问题。本文运用密度泛函理论（DFT）结合V₆O₁₅和V₆O₁₅⁺两种团簇模拟钒基催化剂的分子结构,分析研究了SCR催化剂的脱硝机理和金属中毒原理,为提高脱硝效率及催化剂抗中毒能力提供一定的理论指导。介绍了量子化学的一些基本原理即基本方程、基本计算方法以及Gaussian软件。利用DFT计算方法,构造V6O15和V6O15+簇模型模拟SCR催化剂的分子结构,并进行几何构型优化、单点能和电荷分析。以优化后的模型为基础,依次探讨了钒基催化剂具备的化学特性-良好的酸性、较好的氧化性以及被还原后的分子被重氧化的难易程度。在优化后的V₆O₁₅和V₆O₁₅⁺簇模型上模拟Lewis位吸附水分子形成吸附位V-OH的微观机理,得到了反应过程中形成的中间体和过渡态的结构,并进行了IRC路径分析。模拟NO、NH₃在催化剂上的吸附情况,结合吸附能、静电势及电荷转移情况,分析了SCR脱硝反应机理。讨论了碱金属及碱土金属对V₆O₁₅和V₆O₁₅⁺分子团簇的影响,并对中毒前后催化剂的分子结构参数、吸附能、LUMO轨道能量和加氢反应放热量进行计算。得出结论,催化剂在掺入K、Na、Ca金属原子后催化活性下降。对于V₆O₁₅团簇,中毒影响顺序为:K掺杂>Na掺杂>Ca掺杂>未掺杂;对于V₆O₁₅⁺团簇,中毒影响顺序为:Ca掺杂>K掺杂>Na掺杂>未掺杂。