Rh纳米粒子作为一种重要的催化材料,广泛应用于汽车尾气净化、石油化工、环境保护、医药化工等领域,其中,烯烃氢甲酰化是可溶性膦-铑络合催化剂在工业上的最大应用之一。在高碳烯烃氢甲酰化反应的分离中,由于产物沸点高,均相催化剂受热稳定性影响而失活。同时还存在反应条件苛刻、催化剂难分离且沾污产品、贵金属铑难回收等缺点。如何理解并进一步调节Rh纳米粒子在反应条件下的形状演化,对其实际应用具有重要的作用。以往的研究已经证明,许多反应性气体可以改变金属纳米粒子的结构,了解和准确预测它们的结构演变仍然是一个具有挑战性和高要求的任务。目前已证实Rh比Pt和Pd更有效的还原氮氧化物。然而,Rh比其他金属稀有得多也贵得多。因此,深入了解并开发出一种更高效、更经济的下一代催化剂,需要对Rh催化剂进行优化。本文主要对Rh纳米粒子的催化性能进行了研究。本文第一部分利用我们最新开发的多尺度结构重建模型,系统地研究了不同气体（H₂,O₂,N₂,CO,NO,CO₂,NO₂,H₂O）吸附条件下铑纳米粒子催化剂（Rh NPs）的结构演化过程以及某些气体吸附的电荷转移情况。研究结果表明,在低至1pa的压力下,O₂、NO、CO、NO₂等吸附性强的气体会显著改变Rh NP的形状。吸附能力较弱的气体,如H₂、N₂、CO₂、H₂O水蒸气等,在低压下影响较小。有趣的是,在一定环境条件下,弱吸附的气体如N₂,可能会引起Rh NP的意外形状变化。本研究为现实研究Rh基催化反应提供了指导。本文第二部分我们分别使用了Ti O₂-Rh（以金红石型Ti O₂结构为基底,吸附一个原子铑）和Ti O₂-Rh₂（以金红石型Ti O₂结构为基底,吸附两个铑原子）两种建模方式作为催化剂。从理论上研究了氢气还原CO₂的催化选择性。这一工作表明,同一载体上的孤立原子和同一金属的纳米粒子小团簇在相互竞争的平行反应路径中可以表现出独特和不同的催化选择性。