甲烷的干气重整（DRM）反应是近年来一种很具有吸引力的环保过程,因其消耗了二氧化碳和甲烷这两种主要的温室气体,并提供了将它们转化为有价值的高级碳氢化合物、费托合成产物和其它高价值产品的途径。大量的实验文献已经说明,贵金属催化剂如Pd、Rh、Pt、Ru、Ir对甲烷的干气重整有非常好的催化活性,但是由于它们的价格昂贵并且在自然界的资源贫乏,限制了它们的实际应用。Ni基催化剂因其低廉的价格和相对高的催化活性成为了研究干气重整的热点催化剂。然而,镍基催化剂存在一个最严重的问题就是会因为表面碳的产生引起催化剂的快速失活,因此寻找高活性、抵积炭能力强的催化剂是目前研究DRM的方向。本论文报道了甲烷干气重整在Ni（111）表面的Ni₂Fe覆盖层上的反应机理,探讨了Fe对催化剂活性的影响。具体结果如下:采用周期性密度泛函理论（DFT）,我们报道了在Ni（111）表面的Ni₂Fe覆盖层上甲烷干气重整的系统理论研究。通过计算,我们找到了CH₄和CO₂解离的具体路径。得到的研究结果表明,与纯Ni（111）表面相比,将Fe原子引入Ni表面中会增加CH解离为碳和氢原子的能垒,从而抑制表面上的焦炭沉积。但却促进了H诱导CO₂解离途径形成OH自由基,因此表面O和OH都负责Ni₂Fe覆盖层上CH和C的氧化。并且发现CH/C氧化最有利的途径是CH*+OH*→CHOH*→CHO*+H*→CO*+2H*,其限速能垒为1.12 eV。此外,由于实验发现,催化过程中Fe会被部分氧化成FeO,导致在DRM条件下部分脱合金,因此,我们采用了DFT+U的方法,研究了表面碳的去除以及在FeO负载的Ni（111）（FeO/Ni（111））界面上甲烷干气重整反应的活性。计算发现表面C原子与FeO/Ni（111）界面处FeO的晶格氧以Mars-van Krevelen（MvK）机制发生反应,生成产物CO。这个过程只需要0.16 eV的反应能垒。我们的计算结果表明向Ni表面引入Fe原子可以有效地改善DRM的反应活性,并且提高了催化剂耐焦炭能力。