随着中国机动车数量不断增加,机动车尾气污染物的排放标准越来越严格,机动车尾气污染物净化技术的改进迫在眉睫。其中氮氧化物（NOx）是柴油车尾气的主要成分,通过氨气选择性催化还原（NH3 SCR）技术可以有效地将柴油车尾气中的NOx转化为无毒无害的N2和H2O。铜离子交换的CHA型分子筛（包括Cu-SAPO-34和Cu-SSZ-13）因其具有优异的NH3 SCR活性,较高的N2选择性以及良好的水热稳定性受到学术界和工业界的广泛关注。然而,仅仅通过实验手段研究清楚SCR反应的催化机理及其水热过程,需要借助多种原位分析测试手段,对实验仪器及实验过程的要求都极高,一般条件下很难得到理想的结果。本论文中,采用第一性原理计算方法,系统地研究了Cu-CHA分子筛上面的NH3 SCR催化机理,并且深入地解释了水蒸气如何提升Cu-CHA分子筛的低温NH3 SCR性能,以及CHA分子筛中T原子的分布对其水热稳定性的影响,为我国分子筛催化剂的筛选开发以及优化合成提供了理论依据。论文的主要结论如下:（1）本文中利用周期性密度泛函理论（DFT）系统地研究了Cu-SAPO-34分子筛中标准和快速NH3 SCR反应的完整循环网络。标准NH3 SCR反应可以看作是NO活化和快速NH3 SCR反应的耦合。Cu-SAPO-34分子筛中六元环上面的Cu（II）结构是整个SCR反应的活性位点。根据反应机理,NH3 SCR反应可以分为活性位点上面NO+NH3的还原反应,以及NO+O2（NO活化循环）或者NO2（快速NH3 SCR循环）的氧化反应,这些步骤共同构成了一个完整的标准NH3 SCR反应催化循环。在还原部分,需要NH3分子和NO分子共同吸附在Cu（II）位点上面并发生反应形成NH2NO,同时将Cu（II）还原为Cu（I）。随后,NO+O2反应或者单独NO2反应时将Cu（I）位点重新氧化成最初的Cu（II）状态。在Cu-SAPO-34分子筛上,基于NH3 SCR反应的研究,本文可以得出快速NH3 SCR反应是标准NH3 SCR反应的一部分。通过DFT计算的反应路径和反应势垒可以得知,硝酸根配体氧化NO分子形成NO2分子和亚硝酸根配体是标准NH3 SCR反应的速率决定步骤。（2）本文利用第一性原理研究了分别在有水分子和无水分子存在的条件下,NH3分子在Cu-SAPO-34分子筛铜位点上面的吸附以及O2分子活化具体路径。NH3分子在铜离子上面的吸附要强于H2O分子,但是在低温和水蒸气分压较高的条件下,通过相图的结果,可以发现H2O分子和NH3分子可以同时吸附在相同的铜位点上面。在O2分子活化的过程中,这种共吸附行为会影响Cu（NH3）2+络合物的形成。有水存在的条件下,Cu2+离子被还原的过程中还有可能形成一种新的Cu（NH3）（H2O）+络合物。与双Cu（NH3）2+络合物对O2分子的活化相比,Cu（NH3）2+–Cu（NH3）（H2O）+络合物改变了O2分子活化过程中Cu-O-O-Cu构型的扭转角,降低了Cu-SAPO-34分子筛中活化O2分子的反应势垒。本文的研究结果在分子水平上面阐明了Cu-SAPO-34分子筛中水分子提高其低温NH3 SCR活性的反应机理。（3）通过第一性原理的计算模拟,本文研究了水热条件下,近邻铝原子的分布对H-SSZ-13分子筛骨架水解的影响。计算结果发现,近邻铝原子在H-SSZ-13分子筛中倾向于占据在四元环的对角位置。在水热老化过程中,水分子会一个接一个地吸附到铝原子上面,导致铝原子周围的骨架氧原子不断通过羟基化作用断裂,从而导致四元环中第一个铝原子的脱除。一旦第一个铝原子从四元环中脱除,对角位置上面的另一个铝原子也很容易地从分子筛骨架中脱除掉。近邻铝原子相继脱除,会破坏分子筛骨架中六元环的连接,从而导致分子筛水热稳定性降低。此外,通过采用金属离子（例如Na+和Cu+）部分取代分子筛骨架中的质子氢,可以极大地稳定Al-O键,增大对角位置铝原子的脱除反应势垒,从而提高H-SSZ-13分子筛的水热稳定性。