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碳材料催化剂具有广泛的研究与应用基础,在硫化氢的催化氧化领域,由于碳材料廉价易得,具有发达的孔径结构,催化氧化反应温度低、反应活性高等诸多优点,受到了国内外学者的广泛研究。碳材料催化剂在硫化氢的催化氧化研究中涉及两个重要问题,一个是低浓度硫化氢急需去除的问题,另一个是不同种类官能团对于硫化氢催化氧化控速能力尚不明确的问题。对碳材料表面的官能团进行深入的研究有利于揭示碳材料催化氧化硫化氢的反应路径,同时也有利于对碳材料进行更明确的改性,设计低温高效的脱硫剂。因此,本文以富含丰富表面官能团的活性炭（AC）材料作为研究对象,对比了不同改性方法对脱硫效果的影响,比较了不同反应参数的作用,得出脱硫剂改性的最佳条件以及实现持续催化氧化的条件和原理,达到了持续脱硫的目的;在此基础上研究了脱硫剂表面官能团含量的变化与动力学反应常数之间的关系,得出了不同种类表面官能团对于硫化氢催化氧化的不同贡献,为理解碳材料去除硫化氢提供了理论基础,主要结论如下:（1）碱性官能团对于活性炭材料脱硫性能的提升具有重要作用。在固相改性中,飞灰改性样品表现出了高效的脱硫效果,在60 min内的总脱硫量为19.70mmol.g-1,单纯的活性炭样品仅为17.73 mmol.g-1,提高了11.11%的脱硫能力,而氢氧化钾和氢氧化钠改性仅能提高6.09%和3.44%;相比固改性,氨气改性样品脱硫优势更明显,在反应180 min后仍可去除55.56%的硫化氢,而未改性样品仅能去除22.22%,改性样品脱硫能力几乎是未改性样品的2.5倍,在高空速超低浓度下脱硫时,改性样品仍表现出了高效的脱硫性能,其脱硫率可以维持在40-50%。比较不同方法改性的脱硫剂,发现其表面碱性官能团都有不同程度的提高,且与脱硫效果保持一致,例如氨气改性后的样品碱性官能团总量为0.6086mmol·g-1,几乎是未改性样品的两倍,后者仅有0.3028 mmol·g-1,说明了碱性官能团的增加对碳材料脱硫性能的提升具有重要作用。（2）硫化氢能够持续催化氧化的原因是单质硫的自流出。通过对反应参数的调控,发现在有氧以及150oC反应时,脱硫反应是一个持续催化氧化反应,在反应180 min后,仍可去除55.56%的硫化氢;对脱硫产物进行XRD和XPS表征,发现生成物主要是单质硫,占样品中总硫元素的43.58%。通过Boehm滴定结果发现在反应5、10、30以及180 min后,样品表面碱性官能团总量分别为0.5593、0.5593、0.5674、0.4927 mmol·g-1,差别不大;通过红外光谱表征,发现这些官能团在和硫化氢反应后,会生成一种类似于-CH-S的反应中间体的结构,正是由于这种中间体的存在才能维持高效的脱硫效果,生成的单质硫从孔道中熔融出来,使得活性位点重新暴露,保证了反应的持续进行。（3）与碳材料表面的自由基、比表面积以及孔径分布相比,碱性官能团对于提高活性炭材料的催化氧化性能具有决定性作用。比较EPR谱图发现在700oC以下热解的样品,自由电子数几乎不变,且脱硫效果最好的改性样品中检测不到自由基的存在,证明碳材料表面的自由基在硫化氢的催化氧化中作用有限;对比不同温度下热解活化样品的比表面积和碘值,发现材料表面的物理吸附作用对脱硫效果影响很小,例如氨气改性样品的比表面积和碘值分别为1376.010 m2·g-1、757.55 mg·g-1,而单纯的活性炭样品是1510.249 m2·g-1、796.14 mg·g-1,比表面积和碘值都有不同程度的减小,说明了改性样品的物理吸附作用也是减小的,证明了碳材料表面官能团在硫化氢催化氧化中具有决定性的作用。（4）吡喃酮官能团在硫化氢催化氧化中作用明显。从氨气改性材料富含丰富的碱性基团出发,比较了不同改性样品的脱硫效果以及表面各类含氧官能团含量的变化,发现改性材料的脱硫性能都有不同程度的提高,表面碱性官能团含量也发生了不同程度的变化,氨气改性样品的苯醌基和吡喃酮含量为0.0382、0.2709mmol.g-1,而活性炭样品分别为0.0790、0.0469 mmol.g-1;对不同改性样品在脱硫过程中的动力学反应常数进行拟合,发现改性样品的平均动力学反应级数都有不同程度的减小,例如氨气改性样品的平均反应级数为0.8735,而单纯活性炭样品为1.1518;将动力学反应级数的变化与官能团含量的变化之间建立联系,发现碳材料表面的酸性官能团和酚羟基都会抑制脱硫反应、酸性官能团的抑制效果更明显,其含量对动力学反应级数的贡献为正相关系数5.4526,而酚羟基仅为0.3720;通过比较还发现,苯醌基以及吡喃酮等碱性基团都会加速脱硫反应,且吡喃酮的效果更好,其含量对反应级数的贡献为负相关系数-1.3030,大约是醌基的1.375倍（-0.9477）。