绿色革命是二十一世纪发展战略的主题之一,受到全世界的广泛关注。它的中心课题就是治理、控制和预防环境污染,保证人类在一个高质量的生存环境中生活,其中控制和根治大气污染是一项艰巨而重要的任务。从理论上研究这些大气污染物转化和消除的反应机理,不仅可以得到实验上不能或者难于预测的产物信息,而且这些理论数据为预测大气污染物的寿命,建立它们的燃烧模型等工作提供了准确而详实的数据。如果能够进一步变废为宝,将污染物转化为资源加以利用,则更是治理大气污染的不二选择,明智之举。对于温室气体CO₂,它既是引起全球变暖的主要因素,又是一种丰富廉价的碳资源。如果能将已经排放的CO₂转化为碳资源加以利用,那么既可以减少环境污染,又可以缓解传统化石资源日益匮乏的问题。本论文的研究内容分为两部分,第一部分是含氮、氯大气污染物的消除反应机理。采用理论方法研究了:（1）含氮污染物HCNO与HO₂自由基的反应机理;（2）含氯大气污染物CH₂ClCOCl单分子分解反应的机理和产物信息,确定了反应的主要产物。第二部分是利用密度泛函理论,研究了一系列吡啶型离子液体催化CO₂转化为环状碳酸酯反应的机理,探索了CO₂气体的高效、绿色转化的途径。具体内容为:1、采用CCSD（T）/6-311+G（d,p）//B3LYP/6-311+G（d,p）方法,研究了HCNO+HO₂的反应机理。共有七种产物,在反应入口处有四种不同的反应类型:（1）HO₂和HCNO发生O提取反应生成P6（HCN+HO₃）;（2）HO₂和HCNO发生H提取反应生成P7（CNO+HOOH）;（3）HO₂中间的O与HCNO中的C相连生成d1（OO（H）C（H）NO）;（4）HO₂末端的O与HCNO中的C相连生成a1（HC（OOH）NO）。从能量的角度来看,其中O原子进攻C原子生成a1（HC（OOH）NO）是最容易发生的反应。从a1开始,经过O2-O3键断裂形成P3（HC（O）NO+OH）是最优反应路径。a1通过N-O1键旋转形成异构体a2,接着a2经过C-N键和O2-O3键断裂形成P4（OH+HCO+NO）是次优反应路径。另外,HCNO与HO₂反应还能得到产物P1（NCOO+H₂O）、P2（CO+NO+O+H₂）、P5（COH+HONO）、P6（HCN+HO₃）、P7（CNO+HOOH）,由于具有较高的反应能垒或较为复杂的反应步骤,因此这些产物不易生成。2、在BMC-CCSD//BMK/6-311+G（d,p）水平下,研究了CH₂ClCOCl单分子分解反应的机理。反应共有八条路径,十个过渡态。其中一类反应路径是从反式CH₂ClCOCl开始后续反应,另一类反应路径是先由反式CH₂ClCOCl转变为顺式CH₂ClCOCl,再从顺式CH₂ClCOCl开始后续反应。在路径1中,反式CH₂ClCOCl通过C1-H1键和C2-Cl2键断裂,同时H1-Cl2键形成生成P1（CHClCO+HCl）,在所有的反应中,路径1的反应步骤最少,能垒最低,是最优路径,相应的P1是最可几的产物。路径2和路径4生成相同的产物P2（CH₂Cl₂+CO）,是次优产物。在路径3中,反式CH₂ClCOCl中的O原子从C2原子转移到Cl1原子上生成P3（CH₂Cl（O）CCl）,路径3的能垒最高,因此是最不易发生的路径。相应地,P3（CH₂Cl（O）CCl）是最不易生成的产物。另外,路径4,路径5和路径6分别通过Cl2原子进攻C1原子,Cl1原子和O原子形成产物P4（CH₂Cl+CO+Cl）,P5（CH₂CO+Cl₂）和P6（CH₂ClCO（Cl））,由于具有较高的反应能垒和复杂的反应过程,因此这三条反应路径是不易发生的。3、采用密度泛函理论研究了吡啶型离子液体催化CO₂和环氧化物反应的机理,考虑了阳离子中烷基链长及不同阳离子、阴离子对催化活性的影响。结果表明,吡啶型离子液体的催化活性优于咪唑型和季铵盐型离子液体,当吡啶型阳离子中亚甲基个数为3时,催化效果最好。随后在室温吡啶型离子液体的基础上,分别添加官能团-COOH、-OH、-SO₃H和-NH₂,设计了功能化离子液体并研究了它们的催化活性。研究结果表明,只有羧基功能化吡啶型离子液体的催化效果优于室温吡啶型离子液体。理论研究可以为新催化剂的开发提供有价值的线索,为最终实现CO₂的高效转化利用开辟新途径。