作为大气污染物之一的氮氧化物NOx（NO、NO2、N2O等）是造成酸雨、光化学烟雾、温室效应等一系列环境污染问题的因素,同时它也会对人体的呼吸系统、中枢神经系统等造成严重损害,因此控制氮氧化物的排放量成为当务之急。选择性催化还原技术（SCR）具有的脱硝效率高、工艺技术成熟、操作安全等优势,使其成为了工业烟气脱硝最为常用的方法。SCR技术的核心在于催化剂的选择。尖晶石型氧化物（AB2O4）在自然界中广泛存在,并且具有较高的热稳定性和化学稳定性、优异的催化活性和良好的选择性等特点,因此在现代工业催化领域尖晶石型氧化物催化剂被广泛地关注研究。本文构筑了CoCr2O4尖晶石的模型,并对其分别进行了过渡金属（Fe、Ni、Mn,Mn-V和Mn-Ti）掺杂,且采用密度泛函理论对几种掺杂前后的催化剂表面上的气体分子吸附行为以及NH3-SCR的催化机理进行研究。首先对Fe和Ni的掺杂进行了研究,NH3、NO、NO2在掺杂后的Fe0.1Co0.9Cr2O4和Ni0.1Co0.9Cr2O4催化剂上的吸附能增大,Mulliken电荷转移量增加,说明Fe和Ni的掺杂会引起催化剂表面的电子迁移,引起表面晶格位错,增加表面酸性位点的活性显著提高了催化剂的吸附性能。NH3吸附在催化剂上后,会发生脱氢反应,分解为NH2、NH和N片段。在掺杂Fe和Ni后,催化剂上的第一步NH3脱氢势垒分别从1.20eV下降到0.99和1.02eV。NH2在催化剂的表面形成后,会与NO气体发生反应,形成NH2NO的中间体,NH2NO在催化剂表面会分解成N2和H2O,Fe和Ni掺杂使NH2NO分解的最大势垒分别从0.74eV降低到0.45和0.48eV。而后又进行了Mn掺杂的研究,相比于掺杂前,Mn0.1Co0.9Cr2O4催化剂上NH3的吸附能增强,Mulliken电荷转移量增加。从PDOS图中可以看出,吸附分子与底物之间的相互作用更强。NH3吸附模型的热力学计算表明,最佳反应温度在300K～500K之间。NH3吸附在催化剂上后,会发生脱氢反应,分解成NH2。在厌氧条件下,NH2会与NO气体发生反应,生成NH2NO,NH2NO比较不稳定,易于在催化剂表面分解为N2和H2O。当反应气氛中存在氧气时,它会吸附在催化剂表面,并解离形成两个活性氧离子。活性氧可以促进NH3的脱氢过程,从而大大提高NOx的去除效率。NO也会被表面的活性O2-氧化从而生成NO2,在催化剂表面发生“快速SCR”反应。由于N2O的形成和解吸具有高势垒（分别为0.72和2.91eV）,因此N2O作为中间体的路线是不可行的。在前面Mn0.1Co0.9Cr2O4催化剂的研究基础上,继续探究了Mn-V共掺和Mn-Ti共掺的CoCr2O4催化剂。NH3、NO、NO2在共掺催化剂上的吸附能又有所增强,Mulliken电荷转移量也相应增加。与仅掺杂Mn时相比,Mn和V与Mn和Ti共掺杂后,催化剂上的第一步NH3脱氢势垒从1.01eV降低到0.91eV和0.97eV。NH2在催化剂的表面形成后,会与NO气体发生反应,形成NH2NO的中间体,NH2NO会在催化剂表面分解成N2和H2O。Mn和V的共掺杂以及Mn和Ti的共掺杂使NH2NO分解的最大势垒分别从0.59eV降低到0.37和0.42eV。此外,对催化剂的耐水性和抗硫性的研究表明,Mn和Ti的共掺杂可以有效提高催化剂的耐水性和抗硫性。相比于Fe、Ni掺杂的催化剂,Mn掺杂形成的Mn0.1Co0.9Cr2O4催化剂具有更好的催化性能。而Mn-V共掺和Mn-Ti共掺的催化剂,又比仅掺杂Mn的催化剂选择性催化还原脱硝性能更优异。