全球变暖和能源短缺是人类社会可持续发展面临的两个严峻挑战。通过水煤气变换反应（WGS）制取的H2是本世纪最有潜力的清洁能源。利用CaO优良的CO2吸附性能,能够打破化学平衡,降低反应的温度和能耗。CaO吸附剂与催化剂的混用,实现低成本高效制氢,已成为研究热点。目前关于吸附强化过程中CaO基吸附剂起到的化学催化作用尚不清楚。因此,研究CaO对于吸附强化水煤气变换（SEWGS）反应的催化剂及其CO2吸附产物转换利用问题,对制备吸附催化材料改善制氢过程的工业化应用具有重要的理论和实际研究意义。本文基于密度泛函理论,针对变换反应以及CO2吸附产物加氢还原,在CaO及其改性表面对其反应物、中间产物和产物进行了一系列的第一性原理计算,并搜寻了各反应步骤的过渡态。从理论计算角度研究了CaO表面吸附强化反应的催化机理;Mg掺杂CaO表面对其催化机理的影响;CaO负载Ni团簇对其CO2加氢还原反应过程的影响。旨在研究CaO的CO2吸附作用对反应的影响,以及对吸附催化双功能材料的制备提供理论支撑和意见。首先,本文提出了CaO吸附剂的催化变换反应的机理遵循E-R机理,即先吸附活化H2O分子,再催化反应的进行;找到了羟基助力羧基（COOH）和氧化还原（redox）两条可靠路径,并指出碳酸化反应是路径上的速率限制步骤(Eact=1.07 e V);得到了CO32-的存在有利于H2的生成与脱附等理论计算结果。其次,构建了不同浓度Mg在CaO（1 0 0）表面的掺杂模型;发现不同浓度Mg掺杂表面对H2O的活化过程影响不大,Mg能略微降低H2O解离的能量势垒,但是提高了羟基歧化的能量势垒;Mg改变CaO表面的速度限制步骤,由碳酸化反应步骤变为CO的氧化;发现了Mg的最佳理论掺杂量为2/4,此路径上最大活化能为0.99 e V。最后,构建了CaO（1 0 0）负载Ni团簇的Ni/CaO表面;从吸附能和活化能量势垒两方面,说明了该表面上CO2的直接解离过程优于Ni或CaO表面;通过比较表面上H2和CH4脱氢过程的吸附能、反应热,指出了H2可作为合适的加氢氢源,并且针对CH4脱氢在Ni/CaO表面上提出了改性意见。找到了Ni/CaO表面上加氢还原反应的最佳反应路径为羧基（COOH）路径,并指出路径上速度限制步骤为CO-OH的解离(Eact=0.85 eV)。