尖晶石型氧化物ZnAl₂O₄具有良好物理化学性质,并且具有良好的力学性能、较宽的活性温度范围,在透光导电材料、陶瓷、催化剂、催化剂载体、材料等领域应用广泛。目前过渡金属离子负载的铝酸锌（ZnAl₂O₄）作为一种良好的非均相催化剂,广泛应用于光催化有机合成以及碳氢化合物选择还原脱除氮氧化物（NO_x）。本文综述了尖晶石型氧化物选择催化还原脱除氮氧化物（NO_x）的研究背景,并概括了小分子在尖晶石型催化剂表面的吸附性能及其研究现状。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法计算了Ga、Fe掺杂ZnAl₂O₄（100）面的表面结构,计算了NO和NO₂在Ga、Fe掺杂ZnAl₂O₄（100）面的吸附性能。探究了H₂O和O₂覆盖率对NO在ZnGaAlO₄（100）面吸附性能的影响;覆盖率对NO₂吸附Fe掺杂ZnAl₂O₄（100）的影响;并且研究了O₂对C₂H₄还原NO_x的反应焓的影响;计算了H₂O和O₂分子对Fe掺杂ZnAl₂O₄的（100）表面HC-SCR脱除NO₂的影响。计算结果对研究尖晶石类氧化物表面结构及催化剂的设计制备具有理论指导作用。取得的研究结果如下:Ga、Fe掺杂降低了ZnAl₂O₄（100）面的表面能。Ga、Fe掺杂提高了NO和NO₂在ZnAl₂O₄（100）面的吸附性能,NO在ZnGaAlO₄（100）和ZnFeAlO₄（100）面的吸附能分别为-1.471eV和-2.166eV,NO₂的吸附能为-1.986eV和-2.916eV,Fe的掺杂提升更为显著。Fe3d/Ga4p与Zn 3d电子态存在协同作用并与NO、NO₂分子轨道杂化叠加提供NO、NO₂吸附的驱动力。O₂分子更易与ZnGaAlO₄（100）面Ga、Zn原子形成双配位结构,吸附能为-2.865eV;H₂O分子易吸附在凸出截止表面的Zn原子上,吸附能为-1.124eV。H₂O分子吸附在ZnGaAlO₄（100）面上与表面O原子位点产生氢键,并形成多元分子环极大提高H₂O的吸附稳定性。在ZnGaAlO₄（100）面上,O₂的覆盖度在1/2ML以下对NO的吸附有很小的影响,覆盖度超过1/2ML后对NO产生强烈的排斥作用,NO在表面的吸附能急剧减小。而H₂O对表面具有活化作用,NO在表面的吸附能随着H₂O覆盖度的增加而增大。O₂对碳氢化合物选择催化还原NO_x在ZnGaAlO₄（100）面的影响,发现O₂可以使反应物和生成物处于更高的能量状态。此外增大O₂的覆盖率使得C₂H₄还原NO的反应焓增加,O₂覆盖率为1/2ML时反应的焓变△H为-187.65kcal mol^-1,O₂覆盖率为3/4ML时反应的焓变△H为-243.36 kcal mol^-1,降低了反应的活化能,从而降低了C₂H₄选择催化还原脱除NO的反应温度。在ZnFeAlO₄（100）表面,随着NO₂覆盖率的增加,NO₂的吸附键长变长,吸附强度降低1.14eV;由于NO₂分子之间具有较强的排斥作用,导致NO₂分子的平均吸附能也降低;催化剂表面向NO₂转移电子的能力逐渐增强,但是NO₂的平均净电荷减少了0.09e。当O₂和H₂O同时存在于ZnFeAlO₄（100）C₂H₄-SCR-NO₂体系中,H₂O和O₂使整个吸附体系更稳定,NO₂、C₂H₄、H₂O和O₂分子之间存在协同机制,电荷从ZnFeAlO₄（100）表面迁移到气体分子中。