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氧化铁基脱硫剂是广泛使用的干法脱硫剂,但其存在稳定性差、再生困难等问题。对脱硫剂与H2S的相互作用机理、脱硫剂在O2气氛下的再生机理及脱硫剂的掺杂对脱硫性能的影响这些关键科学问题的研究是解决上述问题的基础。本文依托量子化学密度泛函理论计算方法,针对氧化铁基脱硫剂作用下的脱硫过程,构建了H2S与氧化铁脱硫剂发生脱硫过程的气固模型,得到了氧化铁脱硫剂对H2S的脱除机理；构建了氧化铁脱硫剂的第二金属掺杂模型,探讨了第二金属掺杂对H2S解离的影响,并通过构建空缺表面模型探讨了表面不同的原子空缺对脱硫剂脱硫性能的影响；另外,通过构建两种硫化的氧化铁脱硫剂表面在O2气氛下发生再生过程的气固模型,得到了硫化的氧化铁脱硫剂的再生机理。从电子-分子水平上阐明了脱硫剂催化转化在脱硫及再生过程中的热力学和动力学机理。得到的主要结论如下：1.关于H2S与氧化铁脱硫剂的脱硫过程,主要存在生成H2和生成H20两条脱硫路径。研究表明：这两条脱硫路径是竞争性的。在脱硫过程中,氧化铁脱硫剂起到了两种作用：一方面,在H2S的解离过程中,氧化铁脱硫剂起催化剂作用并生成H2；另一方面,在生成H2O的路径中,两个氢原子夺取了氧化铁脱硫剂表面的O原子,同时S原子填补了被夺取的O原子所在的位置,氧化铁脱硫剂参与了反应,起到了反应物的作用。2.经过两条不同的脱硫路径会产生两种硫化表面,在生成H2的路径中,S原子吸附在α-Fe2O3(0001)表面的Fe顶位,我们称之为“硫吸附表面”,在生成H20的路径中,α-Fe2O3(0001)表面的O原子被S原子的替代导致脱硫剂的降解,我们称之为“含硫表面”。3.无论脱硫过程生成的产物是H2还是H2O,H2S在表面的解离是脱硫过程中所经历的共同步骤。在脱硫过程中含硫表面的形成会导致H2S脱硫剂表面的解离活化能垒升高,对脱硫过程不利。在脱硫剂表面掺杂第二金属Co、Cu和Zn可以有效的降低H2S在氧化铁脱硫剂表面解离的活化能,有利于脱硫过程的进行。4.氧化铁表面的原子空缺会影响其脱硫性能。表面Fe空缺的存在可以有效的降低H2S解离的活化能,有利于脱硫过程的进行；而表面O空缺的存在导致表面金属活性位消失,对脱硫过程不利。5.02气氛不仅可以再生硫化的脱硫剂,还可以修补脱硫剂表面的O空缺。氧化铁脱硫剂两种硫化表面都存在两条相互竞争的再生路径,且其决速步骤都是02的解离。因此,降低02解离的活化能有利于再生过程的进行。另外在02的气氛下,表面O空缺的修补很容易。因而在02气氛下再生,可有效的改善氧化铁脱硫剂的脱硫性能。