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本文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究单个CO分子与含有氧空穴的二氧化铈的(110)及(111)表面晶格氧的反应，深入探讨了氧空穴对CeO2(110)及(111)表面晶格氧催化氧化CO活性的影响，提出了CO分子在二氧化铈表面存在缺陷时与晶格氧的反应机理。首先，通过计算CO分子在缺陷CeO2(110)与(111)表面吸附的吸附能，我们发现，CO分子在缺陷二氧化铈(110)与(111)的吸附与干净表面的结果大致相同。接着，我们计算了CO分子在缺陷CeO2(110)表面反应的过程，与CO分子在干净二氧化铈(110)表面反应的能垒相比，一部分的氧原子由于氧空穴的存在，与CO反应的能垒降低，对CO反应的活性增强;在缺陷CeO2(111)表面，我们发现，当存在表层氧空穴时晶格氧与CO的反应能力增强。CO与缺陷CeO2(110)与(111)表面的晶格氧原子反应后，会生成一个较稳定吸附CO2物种的中间态，该物种的继续反应的途径有两种:(1)继续与其它晶格氧反应生成碳酸盐;(2)直接脱附变为气相的CO2分子。通过比较反应能垒，我们发现，CO在缺陷CeO2的(110)及(111)表面生成碳酸盐比其在干净表面生成碳酸盐的难度增加。另外形成CO2分子时，由于氧空穴的作用，缺陷CeO2(110)与(111)表面上的中间态脱附形成气相CO2分子的能垒比相应的干净表面上的能垒都要高。综上，我们可以得出，当氧空穴存在时，二氧化铈表面晶格氧与CO的反应更容易，生成碳酸盐更难，这与相关实验研究中发现的氧空穴的存在有利于二氧化铈催化氧化CO的现象是一致的。