甲醇裂解反应是其高效利用不可避免的重要步骤,该反应过程中催化剂扮演了重要的角色。ZSM-5分子筛和SAPO-34分子筛是甲醇裂解的有效催化剂,但存在石墨碳覆盖活性位和稠环芳烃堵塞孔道等积碳问题,金属改性可减少稠环芳烃的生成,但仍无法避免活性位被覆盖。此外,铂系金属等金属类催化剂也是甲醇裂解的高效催化剂,但存在CO覆盖活性位的中毒问题。故可知催化剂的积碳问题和CO中毒问题是制约甲醇高效利用的重要原因。因此有必要开发一种具有良好的抗积碳性及CO耐受性的新型高效催化剂。本文基于密度泛函理论,采用VASP软件研究了在Cu-CNT（6,0）、Cu-CNT（12,0）、Cu@CNT（12,0）、Mo@MTCNT和Mo@N-MTCNT不同催化剂表面的甲醇裂解机理及催化剂稳定性,具体内容如下:（1）构建Cu-CNT（6,0）和Cu-CNT（12,0）催化剂模型,并探讨甲醇在Cu-CNT（6,0）和Cu-CNT（12,0）表面的裂解机理。研究表明,甲醇在Cu-CNT（6,0）和Cu-CNT（12,0）表面裂解的主反应均为CH₃OH→CH₃O→CH₂O→CHO→CO,不同的是Cu-CNT（6,0）表面的速控反应为甲醛脱氢,Cu-CNT（12,0）表面的速控反应为甲氧基的生成。甲醇裂解的最终产物CO在Cu-CNT（6,0）和Cu-CNT（12,0）表面的吸附能分别为-0.30 e V和-0.52 e V,则Cu-CNT（6,0）的CO耐受性高于Cu-CNT（12,0）。然而Cu-CNT（6,0）和Cu-CNT（12,0）催化剂虽具有良好的催化活性,但由于活性中心暴露于反应介质中导致其抗积碳稳定较差。（2）构建具有封装结构的Cu@CNT（12,0）催化剂模型,并探讨甲醇在Cu@CNT（12,0）表面裂解机理。研究表明甲醇在Cu@CNT（12,0）表面裂解的主反应路径为CH₃OH→CH₃O→CH₂O→CHO→CO,速控反应为甲醇脱氢生成甲氧基。甲醇裂解的最终产物CO在Cu@CNT（12,0）表面的吸附能为-0.47 e V,低于Cu-CNT（12,0）表面的吸附能（-0.52 e V）,则Cu@CNT（12,0）表面的CO更易脱附从而具有更优的CO耐受性。此外,碳纳米管的封装结构可将活性中心与反应介质隔离,使得Cu@CNT（12,0）具有良好的抗积碳稳定性。（3）构建Mo@MTCNT和Mo@N-MTCNT催化剂模型,并探讨甲醇在两种催化剂表面的裂解机理。研究表明,甲醇在Mo@MTCNT和Mo@N-MTCNT催化剂表面裂解的主反应路径均为CH₃OH→CH₃O→CH₂O→CHO→CO,且控速反应均为甲氧基脱氢。此外,比较两种催化剂表面甲醇裂解的各基元反应的活化能及速率,发现Mo@N-MTCNT催化剂的催化活性优于Mo@MCNT催化剂。此外,甲醇裂解的最终产物CO在Mo@MTCNT和Mo@N-MTCNT表面的吸附能分别为-0.15 e V和-0.11 e V,表明Mo@N-MTCNT催化剂具有更强的CO耐受性。由此可见,掺杂的非金属N原子与封装于异型碳纳米管通道内的金属Mo原子的协同作用提高了催化剂的催化活性和稳定性。