二氧化铈催化剂具有良好的储释氧能力,在许多领域有着广泛应用。采用密度泛函理论计算金属负载或掺杂CeO2催化剂的几何结构、电子结构及氧空位形成能（表面氧的反应活性）,可为设计高效催化剂打下理论基础。本论文通过密度泛函理论计算了Co改性CeO2催化剂的几何结构、电子结构及氧空位形成能。考察了Co负载在CeO2催化剂表面的氧桥位（Bridge site）、氧中空位（Hollow site）以及Co取代Ce掺杂CeO2催化剂表面。计算结果表明,Co掺杂CeO2催化剂均可降低CeO2表面氧空位的形成能,提高其表面氧的反应活性;Co负载在CeO2（110）的氧中空位可降低CeO2（110）表面氧空位的形成能;Co负载在CeO2（100）的氧桥位上,氧空位的形成能为负值,是放热过程,更有利于CeO2（100）表面产生氧缺陷。对于Co掺杂CeO2（111）催化剂,考察了掺杂第二金属M（3d,4d和5d）对Co附近氧空位形成能的影响。发现其氧空位形成能与第二金属的最外层d轨道和s轨道电子数呈火山型的关系,为筛选MCo-CeO2（111）高效催化剂提供理论基础。通过密度泛函理论计算了Cu、Ag改性CeO2催化剂的几何结构、电子结构及氧空位形成能。考察了Cu或Ag负载在CeO2催化剂表面的氧桥位、氧中空位以及取代Ce掺杂CeO2催化剂表面。计算结果表明,Cu或Ag负载在CeO2（100）催化剂表面的氧中空位有利于氧空位的形成,可提高其表面氧的反应活性。Cu或Ag掺杂CeO2催化剂表面均可降低氧空位形成能,并且对于CeO2（111）和CeO2（110）晶面,Cu或Ag掺杂可导致氧空位形成能为负值,是放热过程,非常有利于在催化剂表面产生氧缺陷。