氮氧化物（NO_x）是大气中的主要污染物之一,严重威胁了人类健康和生态环境。在各种烟气NO_x脱除方法中,以NH₃为还原剂的选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,SCR）技术是最为有效的方法。低温SCR（反应温度低于250℃）克服了现有高温SCR方法脱硝效率低、催化剂易失活等缺点,已成为新的研究热点。金属有机骨架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）具有孔道结构规整、表面积大等诸多优点。含不饱和金属配位的MOFs材料具有完全暴露的金属位,体现出良好的Lewis酸位的性质,在催化领域逐渐引起了广泛关注。本课题组前期工作表明,Mn-MOF-74具有优异的低温NH₃-SCR催化性能,快速SCR过程的存在是实现良好低温脱硝效果的重要原因。为了进一步了解Mn-MOF-74在NH₃-SCR反应中的催化作用机理,本文利用DFT方法对Mn-MOF-74上快速SCR过程的关键步骤进行了探索性研究。对Mn-MOF-74上快速SCR反应过程中NO氧化为NO₂的反应途径进行了计算,该过程能垒为0.34 eV,反应较易进行,从而为快速SCR过程提供了反应物种。研究了快速SCR反应过程中关键物种的吸附性质。结果表明,这些分子均可在Mn-MOF-74的金属位上化学吸附并被活化,其吸附能力自大至小依次为:NH₃>NO₂>NO>O₂,在金属位上吸附态的NH₃与气相NO_x反应,遵循E-R机理。计算了Mn-MOF-74的两种氧空位,即羧基氧空位和羟基氧空位的结构特点及其对反应物种的吸附性质。结果发现氧空位不仅可以充分活化反应物种,而且能促进NO₂分子从金属位上脱附,进行后续的快速SCR反应。研究了H₂O的存在对于Mn-MOF-74的结构稳定性和催化性能的影响。研究发现,H₂O分子会削弱Mn-MOF-74骨架中Mn-O键的相互作用,进而影响Mn-MOF-74的结构。另外,发现H₂O分子与NH₃分子会发生竞争吸附,削弱Mn-MOF-74的脱硝性能。因此,未来用于SCR过程的MOFs催化剂的实验设计应对H₂O的影响进行考虑。