二氧化硫（SO₂）作为工业废气中的主要污染成分之一，是造成酸雨、土壤中营养成分流失和其他大气污染问题的主要元凶。通过目前工业上使用的石膏涂刷法除去废气中的SO₂，不但不经济，而且存在产物CaSO4的处理问题。最近，在实验上，用还原性气体（如CO）直接将SO₂还原成硫单质或者羰基硫（COS）引起了人们极大的兴趣。我们知道，在纳米尺度下，贵金属铂基催化材料在很多重要的反应中都表现出无与伦比的催化性能。但是很少有人用这些贵金属催化剂来处理SO₂。面临主要的挑战是铂基催化剂特别容易导致催化剂中毒。在本论文中，我们运用第一性原理计算试图寻找这些问题的答案。通过合金化和预吸附CO这两种方法调节贵金属催化剂的性能，我们发现PtAu（CO）n（n=1³）团簇表现出母体催化剂不具有的优异性能。预吸附CO不仅可以有效地避免铂基催化剂硫中毒问题，而且可以降低反应的活化势垒。接着我们通过PDOS分析，和电荷密度差分的方法，研究了这些体系的电子结构。在预吸附CO的条件下，C-2p和M-5d轨道的耦合使贵金属的d带变宽且偏离费米面，从而使改性后催化剂表现出优异的催化活性。同时，我们通过定义配位场稳定化能，提出了一个优化配位场理论的新模型。由于本工作涉及到的使用CO还原SO₂反应没有相关的理论报道，我们的计算给该领域的研究提供了一些新颖的途径，包括将总反应分成三步基元反应，绘制分子轨道能级图，分析不同表面的电荷密度差分等。另外，考虑到Pt和Au的电负性较高，我们还比较了这些催化剂在带负电电状态下的催化剂性能，发现带负电时其表现出来的催化剂活性都不如电中性的催化剂。