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重金属汞在煤中的含量相对较低,但是由于煤炭消耗量大,且煤经高温燃烧后汞不会被分解,而是形成汞蒸气。且所形成的汞蒸气难以捕获,它们不仅会在动植物和人体内积累,使生物体中毒,还会对水和土壤等生态环境造成污染。为了有效地降低汞的排放,需要对煤气和燃煤烟气中汞的吸附氧化机理进行研究,以期找到一种高效脱汞剂。氧化铁作为一种廉价的金属氧化物脱汞剂,本身具有一定的吸附和氧化汞的能力,但其吸附能力较弱,且氧化机理不明确。本文基于第一性原理的量子化学计算方法,构建了第二金属掺杂的氧化铁模型,探究了第二金属掺杂对含汞物种吸附的影响；同时考查了硫化和氯化氧化铁表面对单质汞吸附的影响；阐明了HCl在氧化铁表面催化氧化单质汞的机理；通过构建FeO与含汞物种作用的气固模型,考察了含有低价态铁的氧化物(如FeO)存在时对氧化铁脱汞的影响。结论如下：1、第二金属Ag、Pd、Mn、Ce、Co和Cu在a-Fe2O3(0001)表面的掺杂对单质汞Hg0的吸附影响微弱,Hg0在这些掺杂的表面仍以物理吸附的方式吸附；而这6种掺杂金属中Ce、Pd和Ag的掺杂能提高a-Fe2O3(0001)表面吸附HgS.HgCl和HgCl2的能力,其中Ce的掺杂最有利于a-Fe2O3(0001)表面吸附HgCl和HgCl2; Pd的掺杂显著提高了a-Fe2O3(0001)表面吸附HgS的能力,Ce的掺杂次之。综合考虑经济性和脱除效率,Ce是最好的掺杂金属。2、硫化和氯化的a-Fe2O3(0001)表面均能够促进单质汞的脱除。在硫化的表面上,单质汞主要通过与表面的单质硫作用生成HgS,从而将Hg脱除；在氯化的表面上,单质汞从表面获得更多的电荷,从而加强了其在表面的吸附。在多种含汞物种中,HgS是最容易脱除的形式。3、探究了HCl在a-Fe2O3(0001)表面催化氧化单质汞的过程,结果表明HCl首先经Deacon反应氧化为更具活性的C12,然后再将Hg0氧化为HgCl2。4、Hg0在FeO(100)面上的吸附为弱的化学吸附,强于在α-Fe2O3(0001)表面上的物理吸附；HgS在FeO(100)面上为解离吸附,S被吸附在表面上,Hg则被表面排斥,故无法有效地将煤气中的Hg脱除,而在a-Fe2O3(0001)表面HgS则很容易被吸附；对于HgCl,在FeO(100)表面上同样为解离吸附,但较a-Fe2O3(0001)表面具有更大的吸附能；HgCl2在FeO(100)表面吸附时,Hg吸附在表面而不被排斥,而在a-Fe2O3表面吸附时Hg被排斥而无法脱除。5、H2S在FeO(100)表面容易发生解离,且解离生成的S更容易吸附到FeO(100)表面,而表面的S会排斥Hg,故在H2S存在下,FeO(100)表面不利于Hg的脱除。