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金属原子在CeO2载体表面的结构分为三种情况：单原子分散、二维团簇平铺或团聚成三维纳米金属粒子。对不同类型的金属、不同的负载量,哪种结构更可能呢?这取决于金属-金属和金属-CeO2间的相互作用强弱、CeO2表面结构、金属负载量等影响因素。论文采用密度泛函理论方法,以Mnx/CeO2、 Cun/CeO2模型催化剂为例,系统探究了其稳定构型及其影响因素。此外,对H/H2O在CeO2表面的吸附行为进行了初步研究。对Mnx/CeO2模型催化剂,当Mn覆盖度较低时(1<x≤4),Mn在计量CeO2(111)表面趋向于均匀分散在氧洞位,Mn-O间的相互作用强于Mn-Mn间的作用。随着Mn原子覆盖度的增加(4<x≤17),Mnx/CeO2(111)趋向于平铺在表面,而非形成3D团聚结构。当CeO2(111)表面存在氧空位时,对Mnx(x=1～3),其在CeO2-δ(111)表面的氧顶位、氧洞位吸附能较完整表面略有增加,即氧空位的存在增强了Mn金属与载体间的相互作用；当x=4时,Mn4在氧顶位、三维立体结构吸附有所增加,而氧洞位的构型吸附能降低,这是由于表面氧空位的存在减少了其在氧洞位的Mn-O成键数,削弱了Mn与载体的相互作用,使结构稳定性降低。通过系统研究Cun(1≤n≤10)团簇在Ce02不同终端表面的结构,我们发现：当1<n≤2时,Cu原子趋向于分散吸附在CeO2(111)洞位；n=3时,Cu3趋向于呈三角形平铺在CeO2(111)表面；而3<n≤10时,Cun团簇趋于团聚成稳定的3D状结构,Cu-Cu和Cu-CeO2的共同作用增强了结构的稳定性。我们总结出Cun/CeO2(111)体系的结构稳定性与Cun团簇排布方式、底层Cu原子数/上层Cu原子数比等因素有关。而当氧空位浓度增大时,氧空位对Cu团簇体系稳定性的阻碍作用增强。这可能是氧空位削弱了Cu-CeO2间相互作用。从吸附能数据来看,Cu团簇在线形、三角形氧空位存在的CeO2-δ(111)表面吸附强度相近。另外,Cu团簇在CeO2-δ(111)表面的结构与计量表面趋势一致,会形成3D团簇结构。Cun沉积在Ce02(110)时,当n=1-3时,Cu倾向于吸附在跨排短O-O桥位；当4<n<6时,Cun在Ce02(110)吸附在跨排短O-O桥位的结构最稳定；而当7<n<10时,Cun/CeO2(110)稳定结构转变为分跨两排分散铺满,再成排团聚为三维团簇结构；10<n<15时,Cun/CeO2(110)稳定结构趋于先分跨两排铺满,再跨排团聚吸附。而对Cun/CeO2(100)体系,当n=1时,Cu吸附于沿x轴O-O桥最稳定；2<n<8时,Cun/CeO2(100)趋于单层分散于沿x轴O-O桥位；当n=9时,Cun/CeO2(100)结构趋势发生转变,最稳定结构是沿x轴呈三维团聚排布。通过对H/H2O-CeO2(111)体系的理论研究发现,在Ce02(111)或CeO2-δ(111)表面,H倾向于吸附在O顶位形成表面OH结构；H20在Ce02(111)表面Ce顶位吸附结构最稳定；当表面存在一个氧空位时,H20呈直立状吸附在氧空位处；当表面存在线型、三角型氧空位时,H20分子直立状吸附在氧空位边缘处,其中一个H与朝向表层O,说明H20中的H倾向与表层O成键。因此,H20在CeO2-δ(111)表面的吸附结构稳定性与距离氧空位的远近、H20的空间位置以及H20中H原子的取向等因素有关。