燃煤烟气中氮氧化物（NOx）的研究治理对改善环境具有重要意义。氨选择性催化还原（NH3-SCR）技术已被认为是最有效的NOx控制技术之一,其核心是脱硝催化剂。铁基催化剂相较于商用钒基SCR催化剂具有廉价、高效及环境友好等特点,已成为当前研究的热点。然而,现有的报道主要集中于实验方面,针对其分子层面的机理研究相对匮乏。因此,本文基于密度泛函理论,以γ-Fe2O3为研究对象,对γ-Fe2O3脱硝催化剂掺杂改性、抗As2O3中毒性能以及Hg0氧化的机理进行研究,为γ-Fe2O3催化剂的开发提供理论支持。主要研究内容与结果如下:（1）研究了过渡金属Ti掺杂改性对γ-Fe2O3选择催化还原脱硝性能影响的作用机制。构建了单Ti和双Ti在γ-Fe2O3（001）表面的掺杂模型,探讨了 O2、NO和NH3分子在Ti掺杂前后的γ-Fe2O3（001）表面的吸附特性,并分析了反应机理。结果表明:Ti倾向于掺杂在八面体Feoct位。Ti的掺杂增强了 γ-Fe2O3对O2的吸附能力,并且吸附性能随Ti掺杂量增加而增强。单Ti和双Ti的掺杂都抑制了 NO以N端在催化剂表面的吸附。Ti能够强化NH3的吸附,提高Lewis酸位点的强度,从而促进了 SCR反应的进行。Ti的掺杂增大了 NO2生成的反应能垒。Ti的掺杂抑制了 NH和N的形成,避免了 NH3的过度氧化,提高了 NH3和NH2的利用率,并且抑制了通过E-R机理产生的N2O,增强了 N2选择性。因此,Ti的掺杂能够改善γ-Fe2O3在NH3-SCR中还原NO的性能。（2）研究了 γ-Fe2O3表面As2O3的吸附以及掺杂改性提高抗As2O3中毒性能的作用机制。计算了 As2O3在完整以及O缺陷γ-Fe2O3（0011）表面的吸附性能。同时,建立了 Mo、Ti原子掺杂的γ-Fe2O3模型,探讨了助剂掺杂对抗As2O3中毒能力的作用机制,并考虑了掺杂量的影响。结果表明:As2O3倾向于以O端化学吸附在γ-Fe2O3（001）表面的Feoct位,吸附能为-0.75 eV,吸附过程发生强烈的相互作用和电荷转移。当催化剂表面存在氧空位缺陷时,As2O3的吸附能得到提高。Mo、Ti倾向于掺杂在Feoct位,增强了对As2O3的吸附能力,吸附能分别增加到-1.30 eV和-1.13 eV,并且增大Mo的掺杂量可以强化As2O3的吸附。As2O3倾向于与活性较强的Mo、Ti发生反应,从而保护活性Fe位不受As2O3中毒,Ti的掺杂还抑制了相邻Fe位对As2O3的吸附。Mo、Ti的掺杂还促进了催化剂表面对NH3的吸附,增强了表面酸性强度,有利于SCR反应。Mo、Ti原子的掺杂有利于提高γ-Fe2O3催化剂的抗砷中毒性能。（3）研究了 γ-Fe2O3催化剂表面HC1对Hg0的吸附和催化氧化的作用机制。构建了Hg0、HCl、HgCl和HgCl2在γ-Fe2O3（001）表面的吸附模型,分析了 HCl在γ-Fe2O3表面催化氧化Hg0的作用机理,并通过反应路径的能量分布测定,研究了γ-Fe2O3表面Hg0的氧化过程。结果表明:Hg0倾向于化学吸附在γ-Fe2O3（001）表面Feoct位,吸附能为-0.41 eV。HCl在催化剂表面进行解离吸附,形成吸附态Cl和羟基,从而促进Hg0的吸附。HgCl以分子的形式化学吸附在γ-Fe2O3（001）表面,并作为Hg0氧化过程的中间体。HgCl2倾向于在γ-Fe2O3表面上平行吸附,吸附结合能为-0.66 eV。同时,HCl在γ-Fe2O3上氧化Hg0遵循L-H机理,即化学吸附的Hg0与解离吸附的HCl反应,且HCl对Hg0的非均相氧化过程通过两步反应途径进行,即Hg0（ads）→HgCl（ads）→ HgCl2（ads）。