过渡金属离子催化烷烃的脱氢反应引起了科学家的关注,因为它在氢能源上的应用较为广泛。截至目前,过渡金属离子作为催化剂催化烷烃的反应已经进行了大量的实验和理论研究。研究表明二聚体过渡金属离子的催化性能强于单核过渡金属离子,由于过渡金属原子之间的协同效应。基于Schwarz的实验研究基础,我们在理论上已经研究了同核过渡金属离子对环己烷的催化反应,例如同核二聚体离子Ni₂⁺、Ti₂⁺、V₂⁺、Cr₂⁺、Mn₂⁺都能够活化环己烷的C-H和C-C键,且存在C-H键与C-C键之间的竞争反应。然而不同的过渡金属离子具有不同的催化活性,部分异核过渡金属离子催化环己烷脱氢机理还尚不明确,因此本文系统的研究了异核过渡金属离子NiTi⁺、FeTi⁺催化环己烷的脱氢反应过程。本文使用密度泛函理论（DFT）在B3LYP水平上进行了量子化学计算,研究了NiTi⁺、FeTi⁺催化环己烷的反应机理。通过几何优化得到了反应中涉及到的反应物、中间体、过渡态和产物的优化构型及相关的构型参数,并绘制出相应的四重态和二重态势能面图以及得到的相关的热力学参数。通过对这些数据的综合分析反应机理,为进一步的实验研究提供理论依据。本文总共分五章:第一章,论述了量子化学的发展与现状,然后综述了过渡金属离子活化烷烃C-H键和C-C键的研究进展,最后对本文的研究工作进行了总结。第二章,对量子化学的理论、计算方法和计算基组进行了简介。第三章,对二重态和四重态的NiTi⁺活化环己烷的脱氢机理进行了理论研究并分析了在反应机理中涉及到的反应特性。经过研究分析表明,NiTi⁺活化环己烷的脱氢反应是在二、四重态的混合势能面曲线上进行的。当NiTi⁺催化环己烷消除第一分子氢气后,该反应存在两种反应机制:一种是继续C-H键的活化,另一种是C-C键的活化。通过对两种路径详细的研究,得出C-C键的断裂需要克服较高的能量,所以该反应的主要反应路径是环己烷C-H键的活化。第四章,对二重态和四重态的FeTi⁺活化环己烷的脱氢机理进行了系统的研究。根据势能面图,我们发现当FeTi⁺催化环己烷消除第一分子氢气后,环己烷C-H键和C-C键的竞争反应,也以环己烷C-H键的活化为主要反应路径。第五章,是对本文的总结与展望。