黄铁矿(FeS2)广泛存在于自然界中,有着很高的反应性和催化活性。研究发现硫化铁纳米离子簇表现出像固氮酶一样的作用,而固氮酶无需高温高压的条件就可以进行合成氨的反应。因此,研究NHx(x=1,2,3)在FeS2表面的吸附对理解黄铁矿对合成氨的催化作用具有十分重要的意义。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对黄铁矿FeS2(100)表面的微观缺陷对吸附NHx(x=1,2,3)分子的影响进行了系统的理论研究。第一,研究了不同层厚及不同表面原子层的三种FeS2(100)表面的几何构型和电子结构性质,得到了稳定的FeS2(100)表面构型。计算结果表明,所有层厚的三种FeS2(100)表面表面原子的弛豫矢量整体不大,没有明显的表面重构现象,表面最外层原子的弛豫矢量相对较大,其它层原子的弛豫矢量极小。当表面原子层厚达到9层及以上时,表面能的大小趋于稳定,其中以S为表面原子层的FeS2(100)表面原子弛豫矢量最小,同时具有最低的表面能,结构最为稳定。第二,研究了 NHx分子在清洁表面和有S空位缺陷的FeS2(100)表面上的吸附构型和电子结构性质,得到了 NHx分子在两种表面上的最稳定吸附位置,NHx分子倾向于吸附在表面Fe原子的顶位附近,当表面产生S空位缺陷时,因为表面上的Fe原子在吸附过程中起主导作用,在有S空位缺陷的FeS2(100)表面的吸附稳定性高于清洁FeS2(100)表面。第三,利用Ru、Co、Ni、Zn、Mo等五种过渡金属(Transition metal,TM)原子完全取代FeS2(100)表面最外层的Fe原子,对原子取代后的表面吸附NHx分子的特性进行了理论研究。得到了 NHx分子在五种TM-FeS2(100)表面的最佳吸附位点,五种TM-FeS2(100)表面中NH、NH2和NH3分子的键长逐渐增加,吸附能绝对值逐渐下降。五种TM-FeS2(100)吸附构型中S原子的弛豫是导致吸附能绝对值相比于正常表面更大的关键因素;NH3分子在五种TM-FeS2(100)表面吸附的稳定性为Mo>Ru>Co>Zn>Ni。当多个NH3分子在Ru-FeS2(100)表面和Co-FeS2(100)表面吸附时,随着NH3分子数量的增加,NH3分子的吸附稳定性会略微下降。