化石能源的有限性以及使用带来的环境问题,使人们目光转向可持续能源的开发利用,其中太阳能就是一种理想的替代能源。然而太阳能具有能量密度低、间歇性、分布不均等缺点,为了克服这些缺点,人们开始发展太阳能热化学转化技术,把太阳能转化为燃料的化学能。太阳能热化学转化技术方法众多,其中基于金属氧化物的两步热化学循环方法特别有潜力,该方法较具前景的金属氧化物有氧化锌和铁氧体等,而电炼钢炉粉尘主要成分是氧化铁和氧化锌,适宜用作太阳能燃料转化的介质,将电炉粉尘与太阳能燃料转化过程有机结合,无疑对电炉粉尘废弃物处理或者太阳能燃料转化利用都很有意义。由于电炉粉尘用于太阳能燃料转换的机理尚不清楚,本文通过密度泛函理论和过渡态理论研究了电路粉尘与甲烷燃料转化机理,包括电炉粉尘中的氧化锌和氧化铁与甲烷的反应路径及微观反应过程,得出以下结论:（1）单个氧化锌分子与甲烷分子反应的4条反应路径探究当中,反应沿着路径c（即b-IM1至c-IM5的过程）进行在动力学上更为有利。（2）甲烷分子在氧化锌晶体表面反应的决速步是第四次解离H过程,生成H2的两条路径当中,沿着路径A（即吸附在O位的H和吸附在Zn位上的H结合成H2的过程）生成氢气在动力学上更为有利。（3）探究单个氧化铁分子与甲烷分子反应的6条反应路径当中,沿着路径a（即IM1/a至IM9/a的过程）进行在反应动力学上更为有利。（4）甲烷分子在氧化铁晶体表面反应的决速步是第二次解离氢的过程,氧化铁晶体表面存在OH基团会限制甲烷的解离,增加解离H的能垒;甲烷与氧化铁反应选择转化为水的能垒要比转化为氢气的低,转化为水在动力学上更为有利;甲烷与氧化铁反应选择转化为CO的能垒要比转化为CO2的低,转化为CO在动力学上更为有利。通过热力学分析了电炉粉尘热化学循环的还原和氧化过程规律,得出以下结论:（1）在还原步,电炉粉尘中的氧化铁和氧化锌相互影响,氧化铁完全被还原的温度有所升高;而氧化锌开始被还原的温度略有上升,完全被还原的温度不变。电炉粉尘用于太阳能燃料转化的最佳物料比为n（Fe2O3）:n（Zn O）:n（CH4）=a:b:（3a+b）。在氧化步,Fe与水蒸气的反应较Zn与水蒸气的敏感,受水蒸气量和氧化温度的影响较大。（2）随着还原温度的升高,太阳能燃料转换效率先升高后降低;随着氧化温度的升高,太阳能燃料转换效率逐渐下降;随着电炉粉尘中氧化铁占比上升,太阳能燃料转换效率也逐渐下降。