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长期使用化石能源带来了很多的负面影响，如温室效应、环境污染等，并且化石能源越来越短缺，这些已经是各种政府和科学家们关注的热点。为了克服这些弊端，亟需发展清洁能源，而产自于可循环利用资源的氢能是一种良好的清洁能源。在低温质子交换膜燃料电池的帮助下，氢能能够高效的转化为电能。但是，氢气的物理性质，决定了它在生产、存储及运输等方面存在着很大的安全问题。为了克服这些弊端，需要发展储氢材料，其中甲醇是一种良好的储氢材料，因为它含有12.6％质量分数的氢，并且在常温下是液态，这非常便于它高效的运输。于此，甲醇制氢的研究现在是一个热点，分为多相催化甲醇重整制氢和均相催化甲醇制氢。目前最先进的方法多相催化甲醇制氢，是在高温(＞200℃)和高压(25-50bar)下基于Pt，Cu等催化剂催化甲醇重整制氢，但是这大大限制了甲醇重整燃料电池的转化效率。 近期，Belleretal.在甲醇完全脱氢研究方面有了质的突破，他们以Ru(Ⅱ)配合物含有PNP(HN(CH2CH2PiPr2)2)配体的催化剂可以使甲醇重整在低于100℃、常压液相条件下发生。之前报道的均相催化甲醇制氢工作中，只有一分子的氢气释放出来。基于此，我们利用密度泛函理论计算研究了甲醇重整制氢的反应机制及催化剂改性方面的研究，具体内容如下: (1)针对Beller等人的工作，我们对甲醇重整能够在低温下在Ru(Ⅱ)PNP配合物发生，和HCHO能够与H2O能够像在多相催化体系反应生成H2的原因进行了研究。研究表明，在以Ru(Ⅱ)PNP为催化剂的甲醇重整的整个反应过程中，速率控制步骤为H2的生成与催化剂的再生，其活化能较低，为22.2kcal/mol，这是甲醇能够在低温下完全释放出H2的原因。此过程中HCHO与H2O反应生成H2，且催化剂Ru(Ⅱ)PNP具有很高的活性，是因为Ru(Ⅱ)配合物催化剂中Ru和N脱氢时的协同作用。通过与其他多相和均相催化剂的对比发现，甲醇重整反应中金属-非金属间的协同作用似乎要比金属-金属间的协同作用要好。 (2)考虑到催化剂Ru(Ⅱ)PNP配合物金属中心Ru价格的高昂性，为了降低其价格，将其替代为非贵金属Fe。DFT计算结果表明，Fe(Ⅱ)PNP配合物催化剂催化甲醇重整反应过程中速率度控制步骤为H2的释放与催化剂的再生，其活化能为21.8kcal/mol，表明具有良好的催化性能，随后的实验工作也证实了这一点。 综上所述，本文通过密度泛函理论计算，我们对均相体系下甲醇重整制氢的机制进行了研究，其中的金属-非金属的协同效应在整个脱氢过程中起着至关重要的作用，并对其中的催化剂进行了改性，由贵金属催化剂改性为非贵金属催化剂，从而为低价格高效率催化甲醇制氢催化剂的实验工作研究指明了方向。