(Ⅰ)双铁加氧酶是一大类重要的可以活化氧气的双核金属酶。所研究的PhnZ是海洋微生物所利用的可以代谢有机磷(R)-2-氨基-1-羟基乙基膦酸为甘氨酸和无机磷酸的双核铁酶。是生物体在无机磷缺乏时，利用有机磷制造自己所需的无机磷。然而PhnZ如何催化氧化C-P仍是不清楚的。有人凭借它与MIOX同属HD蛋白，并且活性中心类似，配体配位在活性中心方式也相同，于是猜测其氧化C-P键机理类似MIOX氧化C-C键机理。利用混合量子力学/分子力学(QM/MM)方法揭示了PhnZ催化C-P键断裂的机理:(1)作为决速步的FeⅢ-超氧抓取α-氢原子;(2)过氧物种的生成;(3)O-O反常异裂，同时伴随Cα-P断裂、Ob-P形成，Oa-Cα形成;(4)磷酸酐水解得到甘氨酸和磷酸。我们的研究发现，组氨酸His62对代谢途中的过氧物种的O-O断裂模式有着关键性影响，在His62-H-OCα单元中，当His62保持自己的质子时，O-O反常异裂;相反，当His62对Cα-O给出质子形成Cα-OH单元时，O-O均裂。所发现的O-O反常异裂，是除了已知的均裂，和正常异裂外自然界中的第三种断裂方式，可以预见到它会在含杂原子（如硫，磷）的体系中的氧原子转移反应中有广泛的存在。　　(Ⅱ)利用铁羰基化合物催化化学计量的芳香化合物C-H活化实现亚胺与外源炔烃得顺式3，4-二氢异喹啉是一种绿色、环保的反应，它显示出出色的原子经济性，并且该反应也不需要外部的碱，配体等。DFT计算采用单核、双核、三核铁羰基模型对反应进行模拟。计算表明，对比三种模型的能量曲线，综合来看能量最有利的是双核铁模型。反应过程中是先通过氧化加成完成C-H活化，底物之一的炔烃再配位到铁上。反应的决速步是双铁协同的H朝配位炔烃转移的过程。　　(Ⅲ)CO2是造成温室效应的主要气体，而由于它的超稳定性而很难被活化，因此转化CO2是一类重要且很有吸引力的课题。通过激光烧灼可以得到可以将CO2转化成甲酸的高活性物种FeH-，利用高精度从头算方法确定了FeH-的电子亲和能，理论得到的亲核能和实验符合地非常好。并且通过高精度计算在DFT计算路径上提供了更加可靠的相对能量。计算表明FeH-可以热力学有利地还原CO2成甲酸。并且发现因反应路径上三重态能量很高因此是在五重态上发生。