本文采用B3LYP和MP2方法，对Ni原子使用SDD基组和相应的有效势（ECP），或者6-311+G（2d，2p）和6-311++G（3df,2p）等基组；对C、H、O和Mg原子采用6-31G^**、6-311+G（2d，2p）和6-311++G（3df，2p）等基组。较为系统地对Ni原子、NiH⁺离子、NiO分子和MgO分子与CH₄的相互作用及其反应进行了量子化学从头计算研究，得到了反应中各中间体和过渡态的能量、结构和振动频率等性质，探索了反应的详细机理。取得了如下主要结果： 一、Ni⁰原子活化CH₄的理论研究 Ni⁰与CH₄发生相互作用，首先生成原子-分子复合物NiCH₄。Ni与CH₄之间的反应可以沿着三条反应路径进行反应：Ni+CH₄→NiCH₂+H₂；Ni+CH₄→NiCH₃·+H·；Ni+CH₄→CH₃·+NiH·。在反应中，中间体HNiCH₃是能量上最稳定的构型。生成NiCH₂+H₂和NiCH₃·+H·这两条反应路径较难进行，生成CH₃·+NiH_·这一反应路径最易进行。 二、Ni⁰原子活化CH₂的理论研究 Ni原子与CH₂之间的反应可以沿着两条反应途径进行：Ni+CH₂→trans-HNiCH；Ni+CH₄→NiC+H₂。当反应处于低能态的时候，Ni+CH₂的反应主要是按生成trans-HNiCH的路径进行；当反应处于高能态的时候，Ni+CH₂的反应主要是按生成H₂+NiC的路径进行。 三、NiH⁺活化CH₄的理论研究 NiH⁺与CH₄发生相互作用，首先生成离子-分子复合物HNiCH₄⁺。NiH⁺与CH₄之间可以如下反应：NiH⁺+CH₄→NiCH⁺+2H₂。在反应中，离子－分子复合物HNICH4＋和m”均为能量上最稳定的构型。四、NIQ活化CH4的理论研究 NIO与Cth发生相互作用，首先生成两种类型的分子－分子复合物NIOCfu和ONCH4。复合物ONCH4比复合物NIOCH4更稳定。NIO与 CH4之间的反应可以沿着三条反应途径进行：NO＋CH4一m＋CO＋2H2；M0＋＊N一＊＋＊巳OH；＊0＋＊N一＊＊N十氏0。在反应中，中间体HNIOCH3是能量上最稳定的构型。上述三个总反应发生的几率几乎相等。五、MgO－活化CH4的理论研究 MgO和 Cth发生相互作用，首先形成两种类型的分子－分于复合物（MgOCfu和 OMghfu人 MgOCfu经过过渡态极易生成 MgOH·＋CH。·。OMgCth能发生进一步转化，产生中间体HOMgCH）此中间体在反应中是能量上最稳定的构型。HOMgCH3可以生成Mg＋CH3OH和MgOH·＋CH3·＠从HOMgCH3生成 Mg＋CH。OH的反应极难进行。从HOM略H3生成MgOH·＋CH·比生成 MgCH。OH相对容易。