电站煤粉锅炉燃烧产生的NO及NO2是导致酸雨、光化学烟雾、平流层臭氧破坏和全球气候变暖等灾害的重要诱因,如何有效控制NOx一直受到重视,炉内分级燃烧通过碳基表面异相还原NOx是目前被普遍采用的低氮控制手段,但仍存在大量理论问题待解。本文基于量子化学理论中的密度泛函计算方法,对炉内碳基表面异相还原NOx的相关化学反应机理进行探究,从分子层面揭示燃煤过程中NOx异相还原反应路径过程,为燃煤电厂分级燃烧控制NOx方法提供更多理论指导依据。主要工作内容如下:首先,应用量子化学密度泛函理论方法研究了均相CO还原NO、NO2的反应机理,优化得到均相NO、NO2还原反应路径中各驻点的几何结构与能量,计算结果表明:1)均相NO还原反应的决速步为NO二聚体的形成过程,活化能为254.6 k J/mol;均相NO2还原反应则只经历一个过渡态,活化能为117.0 k J/mol。2)均相NO2还原反应活化能较小且同一温度下反应速率常数均大于均相NO还原,说明与NO相比,NO2更容易与CO发生反应进而被还原。其次,选用Zigzag型与Armchair型两种碳基模型,采用密度泛函理论计算方法,对碳基表面NO及NO2异相还原反应机理进行了计算,在各反应路径基础上从热力学和动力学角度进行对比分析,结果表明:1)碳基表面NO异相还原反应的决速步为N2形成过程;碳基表面NO2异相还原反应共经历两个阶段:NO2还原阶段与碳氧化物释放阶段,其中NO2还原阶段的反应决速步为NO释放过程。2)Zigzag型与Armchair型碳基表面NO、NO2异相还原的反应活化能分别为86.94 k J/mol、104.01 k J/mol与52.16 k J/mol与125.00 k J/mol,异相反应活化能均小于均相反应,表明碳基表面对NO与NO2还原存在促进作用。3)CO分子可以降低NO2还原过程中各阶段的反应能垒并且加快各阶段的反应速率,对碳质表面异相还原NO2存在促进作用。最后,基于密度泛函理论计算方法,选取K为研究对象,从分子层面探究了碳基表面负载碱金属对NOx异相还原反应的影响规律,计算得出负载K原子前后各还原反应路径,并从能量变化方面对不同路径进行对比分析,结果表明:NO及NO2在纯碳基表面异相还原反应的决速步能垒分别为74.4 k J/mol与166.9k J/mol;在负载K的碳基表面异相还原反应的决速步能垒分别为47.2 k J/mol与55.5 k J/mol;碳基表面负载K原子能够降低反应能垒,从而促进NOx异相还原反应的进行。