随着时代发展和社会进步,人们在对能源需求迅速增长的同时,对能源利用过程中的环境保护也提出了更高的要求。催化燃烧技术(catalytic combustion)是由“气相燃烧的多相催化过程”发展而来,是对传统有焰燃烧(flame combustion)方式的改进。将纳米技术应用于催化燃烧这一全新的研究领域,在20世纪90年代初,一些国内外学者相继开始了这方面的研究工作,对纳米颗粒材料作为燃油添加剂所起到节能减排作用做了一些考察验证工作,结果发现纳米颗粒的加入有助于改善发动机性能,尤其是贵金属纳米催化剂。催化剂的作用主要可归结为三个方面:一是提高反应速度,增加反应速率；二是决定反应路径,有优良的选择性；三是降低反应温度。研究者认为纳米颗粒在燃油添加剂领域中具有广阔的应用前景。　　 本文主要由四大部分组成,即基本理论介绍、甲烷(CH4)分子在纳米铂(Pt)表面吸附的模拟研究分析、CH4预混合催化燃烧过程化学动力学模型的建立及分析以及发动机台架试验。　　 首先,系统地介绍量子化学理论和化学动力学方法的基本原理。　　 其次,对CH4在纳米金属颗粒Pt上吸附进行分子动力学模拟分析,讨论CH4的键长以及电子能量在纳米粒子Pt上的变化,结果表明在吸附过程中短桥位置的费米能级发生了右移,CH4的分子构型发生了改变,C-H键长变长,键角变化不明显,在吸附过程中伴有电子在CH4和Pt之间的转移；金属内部的成键作用被削弱。　　 应用化学动力学方法,构建了预混合催化燃烧模型,对CH4分子在纳米粒子Pt上的催化燃烧产物以及催化燃烧机理进行细致分析,结果表明:催化燃烧可以降低CH4燃烧产物中NO和CO,同时还能够降低系统的温度。在有贵金属纳米催化剂存在的时候,CH4催化燃烧的机理可能是:CH4解离吸附为甲基或亚甲基,它们与吸附氧作用直接生成CO2和H2O,或者生成化学吸附的甲醛,甲醛再与吸附氧进一步反应生成CO2和H2O。　　 最后,在发动机台架上对汽油机使用含与不含添加剂的燃油时进行等工况下负荷特性油耗率对比试验研究,并对其试验结果进行分析,表明:使用添加剂的汽油机的平均节油率达到5.7％。