随着经济的快速发展,化石燃料大量使用,环境污染越发严重。常规一次能源的日益减少,需要寻找一种可替代并且清洁的能源。而二甲醚正是一种理想的清洁燃料,同时还是一种重要的化工原料,可以用来生产其他的化工产品。二甲醚普遍来源于甲醇合成工艺,并且改性HZSM-5催化剂对此反应表现出良好的催化性能。但是在改性HZSM-5催化剂上的甲醇脱水形成二甲醚机理却很少有涉及。本文采用密度泛函理论的广义梯度近似（DFT-GGA）方法对相应构型进行优化。使用的模型为双5T簇模型,基于框架内两铝的不同分布,产生分别为Zd（两铝距离为8.14?）和Zs（两铝距离为4.84?）的结构。研究多种金属（Zn、Mg、Ca、Ga、Al、V和Zr）改性HZSM-5分子筛,并考虑两铝分布情况（Zd和Zs）上甲醇合成二甲醚的不同反应机理。通过量子化学模拟计算的结果表明:金属阳离子(Zn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺)改性ZSM-5分子筛,单金属改性结构为[MZd]和[MZs],双金属改性构型为[MOM],研究发现:（1）同种单金属改性分子筛的催化活性[MZd]>[MZs],而对于两个金属改性结构[MOM]活化能略高于[MZd];（2）对比三种金属改性的ZSM-5分子筛上甲醇合成二甲醚的反应,Zn改性的催化剂比其他两种金属表现出更好活性,即Zn/ZSM-5>Mg/ZSM-5>Ca/ZSM-5;（3）在改性构型中,甲醇合成二甲醚反应的path I路径是最可能发生的路径。四种金属阳离子(Ga³⁺、Al³⁺、V⁴⁺、Zr⁴⁺)改性的HZSM-5分子筛对甲醇合成二甲醚的影响,研究发现:（1）同一金属改性的[Zd-MO]比[Zs-MO]表现出更好反应活性,即反应活性会受到骨架两铝分布的影响;（2）V改性结构[Zd-VO]拥有较高的活性,相应的反应能垒为0.82 eV;（3）金属改性后的四种反应路径中,path3(CH₃OH¹+H→CH₃O+H¹+H,CH₃OH+H+CH₃O+H¹→CH₃OCH³⁺H₂O+H¹)的活化能最低,为最佳反应路径。双金属构型ZrOZn、Zr OAl、Zr OMg、Zr OGa对甲醇脱水形成二甲醚的影响比较发现:（1）在四种构型中甲醇合成二甲醚活化能分别为1.09 eV、0.89e V、0.93 eV和0.90 eV,均有利于二甲醚的合成;（2）该反应存在三种反应路径（path1、path2、path3）,其中路径path3(CH₃OH+CH₃OH→CH₃O（H）CH³⁺OH→CH₃OCH³⁺H₂O)为最佳反应路径。