挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是一类主要的大气污染物，其对环境与人体健康的危害越来越被国家所重视，国家相继出台了一系列法律法规和行业标准来管控VOCs的排放。催化燃烧法是目前工业中实际应用最广泛的VOCs治理技术，但是催化燃烧法也存在着能耗高，处理高浓度VOCs废气有安全风险等不足。常温催化氧化(Normal Temperature CatalyticOxidation, NTCO)技术是新兴的VOCs治理技术，其特点是无需外界能源输入，在常温下就能够高效降解VOCs。NTCO技术的关键在于具有高活性与高稳定性能催化剂，目前已经有一些文献报道了关于常温催化氧化VOCs催化剂的研制，但对其机理的研究还有欠缺。本文着眼于理论研究，在前期实验研究的基础之上，使用密度泛函理论探究了NTCO过程中催化剂的作用机理。本文主要内容如下：
　　(1)Pt/Fe2O3催化剂模型的建立。根据前期复合催化剂的XRD与HRTEM表征，本文使用Fe2O3(012)面为载体的暴露晶面，在此基础上建立了2×2超晶胞模型。构建了Ptn(n=2~5)一系列团簇模型，通过计算Ptn团簇在载体表面上的平均结合能来判断催化剂模型的稳定性。其中Pt2、Pt3、Pt4、Pt5等团簇的平均结合能分别为1.96、0.81、0.90及1.11eV，本文确定Pt3/Fe2O3模型为最稳定的活性位结构。
　　(2)羟基自由基的形成机理。羟基自由基是常温催化VOCs过程的重要中间产物，直接影响到对VOCs的降解效率，因此本文探究了在催化剂作用下的羟基自由基形成机理。通过理论计算，臭氧在Pt3团簇上能够形成Obri和Otop两种表面吸附氧原子，分别对应T1和T2两种不同的表面羟基的形成路径：其中T1路径的速率控制步骤为水分子同表面氧原子形成表面羟基的过程，反应能垒为1.36eV，而T2路径的速率控制步骤为氧气脱附，只需吸收0.47eV的能量，然后水分子吸附解离，在Pt团簇上形成表面羟基。因此，T2路径比T1路径更有利于生成表面羟基。理论计算表明，气相的臭氧与表面羟基反应形成臭氧酸自由基，臭氧酸自由基是羟基自由基的前体物，可以进一步分解为气相羟基自由基。
　　(3)甲醇的降解机理。基于对羟基自由基形成机理的解释，本文进一步探究了羟基自由基和臭氧对甲醇的氧化机制。甲醇分子中O-H键能相对来说最小，因此选择从O-H键断裂计算甲醇的分解。计算表明，具有强氧化性的羟基自由基可将该键断裂，并夺下氢原子形成水分子。继而，羟基自由基逐步将甲基中的氢原子脱离，将CH3O*降解为CO*，最后臭氧与CO*反应形成CO2。