汞由于其剧毒性、持久性以及生物累积性，对人类健康和生态环境造成极大危害。燃煤电站是大气中人为汞排放污染的主要来源，近年来受到极大的关注。将单质汞（Hg0）高效氧化成氧化态汞(Hg2+)，然后通过湿法脱硫装置脱除是一种极具竞争力的燃煤汞排放控制方法。选择性催化还原（SCR）系统广泛应用于NOx的脱除，研究表明SCR催化剂能够提高单质汞的氧化与脱除，但其机理还不清楚，因此研究SCR催化剂催化氧化单质汞对于发展煤燃烧过程中汞污染控制技术有重要意义。本文将理论计算与燃煤汞污染联合脱除的实际需要相结合，将密度泛函理论应用于燃煤烟气汞在SCR催化剂CuO表面上的气固吸附机理研究。应用密度泛函理论的不同方法（GGA-PBE，GGA-PW91和LDA）分别对CuO体相的几何参数进行优化计算，并与实验值比较，来验证本文所选方法的可靠性。研究表明GGA-PW91方法最吻合本文的计算需要。构建了较好表征CuO固体表面的CuO（110）氧终端和铜终端的周期性表面模型，探讨了燃煤烟气不同形态汞（Hg0、HgCl和HgCl2）分别在CuO（110）氧终端表面和铜终端表面的吸附机理。结果表明：在氧终端表面，Hg0和HgCl2的吸附行为是物理吸附过程，HgCl的吸附行为则是化学吸附过程；在铜终端表面，Hg0、HgCl和HgCl2的吸附行为均是化学吸附过程。Cu在Hg0与表面的反应中起到了重要的作用，电荷布局显示，Hg原子更倾向于与表面Cu原子结合，而不是O原子结合，进一步的态密度分析推测Hg原子与表面Cu原子通过电子轨道杂化发生相互作用。HgCl和HgCl2在CuO（110）铜终端表面吸附发生解离吸附，且与吸附表面结合后不容易发生脱附反应。探讨了烟气成分（HCl、NO、NH3和SO2）对CuO脱除汞的影响机理。在CuO（110）氧终端表面，HCl通过Eley-Rideal机制影响汞的氧化；NO对汞的氧化没有明显的抑制作用；NH3阻碍Hg0的吸附；SO2对Hg0在表面的吸附和氧化过程基本没有影响。在CuO（110）铜终端表面，HCl通过Langmuir-Hinshelwood机制影响汞的氧化；NO可能通过抑制Hg在表面的吸附从而阻碍Hg的氧化；NH3在一定程度上会阻碍Hg0与表面Cu原子之间的相互作用；SO2分子与表面Cu原子有强烈的相互作用，会抑制Hg0在表面的吸附，同时与HCl竞争表面的活性吸附位点，从而阻碍Hg0氧化。研究结果为SCR催化剂CuO氧化脱汞提供理论依据。
