在气化技术中水蒸气是比较常用的气化剂,关于煤焦-水蒸气气化机理的实验探究已经较为详尽。但是对于气化反应内部的微观机理,由于常规实验手段不能观测反应中的原子运动与电子交换,所以目前对于微观机理的探索一般采用量子化学计算进行模拟研究。目前对于气化反应,尤其是水蒸气气化微观机理的探究仍有很多工作需要完善。除了对气化微观机理的补充,量化计算与气化反应的结合还存在可以改进的部分,诸如模型,反应体系和反应路径等。本文以单水分子计算体系为基准,通过外加水分子获得优化路径或者新路径。同时对两种路径的能量进行计算,探究水蒸气气化中的微观机理,并通过多种分析手段对比两种计算体系的区别并解释其原因。本课题主要利用Gaussian09模拟C-H₂O反应路径,计算反应路径中的各基元反应能垒和整体路径的能量跨度。通过Multiwfn提取计算过程中得到的波函数数据并分析,探究气化过程中的微观机理,讨论水分子在气化反应中的作用机制。结果显示,双水分子体系在很多关键基元反应中都具有更低的能垒。在双水分子体系中,出现了一些新路径,且这些路径在单水分子时是不能发生的。从整体路径的能量上看,双水模型无论是在锯齿形边缘还是扶手椅边缘,都具有更小的能量跨度,且在锯齿形边缘更明显。通过对基元反应的结构参数分析发现,双水模型中的原子移动情况和单水模型不尽相同,新加入的水分子改变了成键断键顺序,在成键位点之间起到“中转”的作用,令整体反应机制发生变化。在进一步的分析中发现也正是这种中转作用降低了转移反应的能垒。本文通过多种分析手段对比分析了两种反应体系的能量、结构、弱相互作用力等参数,发现双水分子的反应机制要更优于单水分子。水分子能够通过改变原子成键顺序,加强氢原子的反应活性,令其更容易与反应碳位点结合。除此之外,新水分子的加入还能孤立氢氧基团和氢原子,令两个基团之间的引力变为斥力,降低两基团之间的相互作用,促进两基团与碳位点的结合。在氢转移过程中,水分子能够间接缩短氢原子在碳位点之间的转移间距,从而降低反应能垒或促使反应发生。在脱附过程中,脱附能垒主要与脱附位点与相邻碳之间的键强度有关,而水分子在氢转移过程中能够有效的协助削弱脱附位点的共轭结构,从而降低反应能垒。通过对模型的改进以及对微观机理的探究,希望能为气化技术的机理研究工作以及量化计算和能源领域的交叉结合提供些许有价值的信息,并推动计算体系向多分子体系发展。