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通过DFT-UB3LYP方法，计算了五重、三重和单重自旋态下的气相Nb^＋离子活化甲烷脱氢反应的能量变化，并对其直接式和插入式反应机理进行了比较，考察了自旋翻转对反应的影响，结果表明，插入式脱氢较直接式有利，CH4上的H转移到Nb^＋上形成的中间体HNbCH3＋中，多重度由五重降为三重，反应活化能垒显著降低；HNbCH3＋可经四中心过渡态转化为（H2）NbCH2^＋，最后生成三重态的NbCH2^＋H2．速控步骤为（H2）NbCH2^＋＋的脱氢．此外，通过对V^＋，Nb^＋，Ta^＋活化甲烷的比较研究了三者