MCM-22分子筛具有独特的孔道结构,在甲烷无氧芳构化反应中能使苯的选择性和收率明显提高。MCM-22分子筛的超笼中的酸性位在择形催化中表现出极其重要的作用。本论文主要采用密度泛函量子力学计算方法,对担载于MCM-22分子筛的超笼T4位的碳化钼活性中心进行了设计与优化,确定了活性中心的结构,并且对其进行了自然键轨道（NBO）分析。研究了甲烷在活性中心上发生的反应,设计了三条可能的反应路径,并找出反应的过渡态,计算了反应的活化能。通过计算反应前后总能量、吉布斯自由能、焓的变化情况,对于担载在B酸位上的钼的氧化物的形成过程进行了深入细致的研究,主要结论如下:1)碳化钼活性中心存在共轭的大π键,且中心Mo原子通过配位键与骨架氧原子结合。最高占据轨道（HOMO）以及最低空轨道（LUMO）都集中在活性中心上。甲烷在活性中心上先发生物理吸附,然后进一步发生活化反应。根据前线分子轨道的分析,甲烷活化反应发生在甲烷分子的HOMO和钼活性中心的LUMO之间,即C–H键的电子流向Mo–C键的π*轨道,这是甲烷C–H键活化的关键。反应机理如下:甲烷的一个碳氢键发生异裂,生成带正电荷的氢离子和带负电荷的甲基离子,然后氢离子结合到活性中心的碳原子上,甲基离子结合到钼原子上,生成比较稳定的中间产物。2)MoO₂（OH）₂与B酸位发生的反应产物有两种:分别是MoO₂和Mo₂O₅两种钼的氧化物担载在B酸位上。它们的形成过程为:前者是一个MoO₂（OH）₂中的两个OH基团分别与相临的两个B酸位上的氢原子发生反应,生成两个水分子,MoO₂基团由此担载在分子筛的B酸位上;后者是两个MoO₂（OH）₂中的一个OH基团分别与相临的两个B酸位上的氢原子发生反应,生成两个MoO₂（OH）和两个水分子,然后两个MoO₂（OH）脱去一个水分子结合在一起,从而生成Mo₂O₅担载在分子筛的B酸位上。3)从能量的角度来看,MoO₂（OH）₂与B酸的反应是一个在常温常压下就可以自发进行的过程,生成担载在B酸位上的MoO₂（OH）基团。剩下的B酸位更倾向于与另一个MoO₂（OH）₂发生反应而形成新的MoO₂（OH）基团,而不是与MoO₂（OH）基团发生脱水反应形成MoO₂基团。最后分别担载在两个B酸位上的MoO₂（OH）基团之间脱去水分子,从而形成Mo₂O₅基团担载在MCM-22的骨架上。最后这步反应为吸热反应,并且只有在比较高的温度下才能自发进行。综合产物的稳定性、反应发生的趋势和吸放热情况,我们认为,最可能担载于B酸位的是双钼氧化物,具体位置是位于超笼入口十二元环上的T1-T1（3N）位、T1-T4（4N）位。