本文以吸附脱除燃煤电厂排放的有毒重金属污染物汞污染物为背景,基于量子化学理论研究了Hg、HgCl、HgCl₂、HgBr、HgBr₂等分子在改性石墨烯表面的吸附机理。通过ORCA计算程序得到汞及其化合物在改性石墨烯表面的多种稳定吸附构型,应用Mayer键级、约化密度梯度函数法分析、分子中的原子理论分析和电子定域化函数等方法,研究了汞及其化合物在改性石墨烯表面的吸附作用力。构建基本的石墨烯模型,通过在其中心位置依次掺杂金属原子锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）、银（Ag）、钒（V）对其改性,利用改性后的石墨烯吸附Hg、HgCl、HgCl₂、HgBr、HgBr₂等物质,计算结果表明:单质汞在石墨烯表面的吸附为物理吸附,金属原子改性石墨烯提高了吸附单质汞的能力。HgCl、HgCl₂、HgBr、HgBr₂在改性石墨烯表面的吸附均为化学吸附,其中HgCl在Os、V改性石墨烯的表面被还原为单质Hg,在Pt改性石墨烯表面的吸附能最大,吸附构型最稳定;HgCl₂在Pt改性石墨烯吸附最为稳定,吸附能最大,Hg和Pt之间形成了介于开壳层和闭壳层之间的金属作用力;HgBr在Os、V改性石墨烯上被还原为单质Hg,Hg和Pt之间的作用力较强,在Pt改性石墨烯吸附时吸附能最大;HgBr₂在Os、Ir、Pt、Ag、V改性石墨烯上发生的吸附均为化学吸附,其中在Os、Pt、V改性石墨烯表面上的吸附能大于在Ir、Ag改性石墨烯表面的吸附能。Pt改性石墨烯吸附汞及其化合物的性质最为稳定,基于此,通过掺杂氮元素对Pt石墨烯再改性,具体分别掺杂一到三个氮原子。研究结果表明随着掺杂氮原子数目的增加,其吸附单质汞的能力明显上升,掺杂三个氮原子吸附能最大,从原来的物理吸附转化为化学吸附,并且Hg原子和Pt原子之间的作用力明显加强;HgCl与N、Pt混合改性石墨烯发生吸附时为化学吸附,掺杂两个氮原子时其吸附能最大;HgCl₂与N、Pt混合改性石墨烯之间为化学吸附,掺杂三个氮原子时吸附能最大,Hg和Pt之间的的作用力为介于开壳层和闭壳层之间的金属共价键。在掺杂三个氮原子时,HgBr与N、Pt混合改性石墨烯吸附能最强,掺杂一个氮原子和两个氮原子时对HgBr的吸附能影响不大。HgBr₂在N、Pt混合改性石墨烯表面的吸附为化学吸附,相比未掺杂氮时其吸附能均有较大的提高,并且当掺杂三个氮原子时,其吸附能达到最大。改性石墨烯能促进对单质汞及其化合物的吸附,特别是掺杂氮元素的铂改性石墨烯具有优良的吸附性能,本文从理论上提出了一种良好的新型吸附剂材料。