本文在第一性原理量子力学计算基础上,运用DFT-GGA方法和平板模型,对CO分子在Co3O4不同表面和IB族金属及金属氧化物表面上的催化氧化反应进行了研究,同时也对水分子在过渡金属氧化物M2O(100)(M=Cu、Ag、Au、Ru、Rh、Pd)表面的吸附解离进行了研究。通过系统地研究了吸附物种的吸附平衡构型、最稳定吸附位、吸附强度,过渡态结构以及反应的活化能,在分子水平上探讨了复杂催化反应的实质,验证实验规律,并期望对实验提供理论指导。具体如下：1.对CO分子在不同的Co3O4(110)和Co3O4(111)表面上的催化氧化反应进行了详细的研究,由于氧化钻具有高度地电子相关态,所以必须考虑库伦校正(U)和交换相关校正(J),在计算过程中采用了GGA+U方法。在本章中计算了CO分子,O原子,O2分子和CO2分子的吸附及反应的活化能,计算结果表明：ⅰ)在高CO覆盖度下有利于CO分子与晶格氧发生反应,即CO(g)+O(1attice)→C02(g),而在低CO覆盖度下有利于CO分子与吸附态的氧原子发生反应,即CO(a)+O(a)→CO2(g);ⅱ)CO分子催化氧化具有结构敏感性,即Co3O4(110)表面比Co3O4(111)表面的反应活性高；ⅲ)CO分子在Co3O4表面上催化氧化的活性位是Co3+位；ⅳ)CO覆盖度对CO在Co3O4不同表面上的氧化反应起主要作用。2.对CO分子在IB族金属及金属氧化物表面上催化氧化反应进行的详细的研究,最终目的是为了研究IB族金属及相对应的金属氧化物对催化氧化反应的催化活性,以及对其存在的活性差异进行比较。计算结果表明：ⅰ)CO分子在Ag(111)表面上的反应活性比在Cu(111)和Au(111)表面上的反应活性高；ⅱ)CO分了在Ag2O(100)表面上的反应活性比在Cu2O(100)和Au2O(100)表面上的反应活性高；ⅲ)在以氧结尾的金属氧化物表面上Eley-Rideal和Langmuir-Hinshelwood反应机理都可以发生,ⅳ) CO分子在IB族金属及相对应的金属氧化物表面上的催化氧化反应的活化能顺序是M2O(100)-O<M(111)<M2O(100)-M(M=Cu、Ag、Au),也就是说CO分子在M2O(100)-O(M=Cu、Ag、Au)表面上的反应活性比在对应的金属表面上的反应活性高；v)在过渡结构时,CO分子和氧原子之间的相互租用能对活化能的变化起主要作用。3.对水分子在过渡金属氧化物M2O(100)(M=Cu、Ag、Au)表面上的解离反应进行了详细的研究,同时也对水分子在MO2(100)(M=Ru、Rh、Pd)表面上的解离反应进行了研究。通过计算结果可知,ⅰ)水分子在不同的过渡金属氧化物表面上可以发生两种不同的反应路径,即在M2O(100)(M=Cu、Ag、Au)表面上不同的反应路径是H2O(a)→OH(a)+H(a)和H2O(a)+O(晶格氧)→2OH(a),在MO2(100)(M=Ru、Rh、Pd)表面上的不同的反应路径是H2O(a)+O(晶格氧)→2OH(a)和H2O(a)+O(a)→2OH(a)；ⅱ)水分子在M2O(100)(M-Cu、Ag、Au)表面上更容易采用第二种反应路径发生解离反应；ⅲ)水分子在MO2(100)(M=Ru、Rh、Pd)表面上的两种不同反应路径都是自发进行的。