由于抗生素对环境造成严重污染以及促发抗性细菌造成对人类巨大的潜在威胁,有必要对抗生素的降解机理进行深入研究以达到理想的降解效果。本文采用密度泛函理论对抗生素的降解机理进行了详细的研究,以甲硝唑、氯霉素和磺胺嘧啶作为主要研究对象,详细分析了抗生素在高级氧化法下的降解机理并比较了不同降解方式的差异。在甲硝唑的降解过程中,硝基消除反应和羟基氧化为羧酸的可能性要比其他自由基消除的可能性更高。研究采用密度泛函理论计算了甲硝唑的醇基氧化、加成消去、甲基和硝基消去以及乙醇基团分离等反应的细节,并采用统计学分子模型对甲硝唑的碎化过程进行了对比,两种方法结论的一致性表明甲硝唑的降解首先发生在硝基位点,此过程所需活化能较低并释放出能量。在氯霉素的降解机理研究中,氯霉素的结构性质、福井函数等信息被深度挖掘,此外还计算了氯霉素的硝基消去、抽氢反应,并重点研究比较了两条反应路径。研究表明氯霉素中的手性碳原子是与羟基自由基发生化学反应的活跃位点,此位置发生的降解反应主要是抽氢反应、羟基自由基加成反应和键断裂等多步放热过程,此外还发现硝基消去反应的能量势垒比抽氢反应的能垒低很多,说明在氯霉素的降解过程中,硝基消去反应最易发生。在磺胺嘧啶的降解机理研究中键能信息表明硫原子附近的单键不稳定,在高级氧化环境下可能首先断裂,采用密度泛函理论研究了磺胺嘧啶与羟基自由基发生的五种反应方式,包括加成反应、脱硫反应、水解反应、抽氢反应和脱氮反应,研究表明最容易发生的为磺胺嘧啶的脱氮反应,最终羟基自由基取代了氨基,整个过程为自发的放热过程,而脱硫反应和水解反应活化能较高,相比于其他反应此类反应不易发生。本研究基于理论基础模拟了水中抗生素分子的降解反应过程,反应中分子的结构以及能量特征为研究抗生素降解反应机理性质提供了理论支撑,为工业界实际处理过程中提高抗生素的去除效率提供了新的参考,意义深远。