活性炭表面的官能團種類對脫硫脫硝性能有著較大的影響。活性炭表面的堿性官能團（主要包括部分含氧官能團和含氮官能團）有助于對酸性氣體的吸附脫除。氧元素容易被化學吸附在炭表面的活性位上而形成表面含氧官能團，其存在使活性炭表面極性顯著增大，對活性炭表面的酸堿性、吸附選擇性、反應性產生重要影響。堿性含氧官能團主要包括醌式羰基、吡喃酮基和苯并吡喃基。醌式羰基中的氧原子（圖2左圖，2號位置）由于具有孤對電子，會顯出一定的堿性，這對于酸性氣體SO₂的吸附是有利的。

研究指出活性炭表面的堿性含氧官能團吡喃酮/類吡喃酮為吸附SO₂提供了活性位。氮原子根據所處環境的不同，可以將引入到碳材料上的氮分為以表面官能團的形式出現在碳材料的表面的化學N和直接進入碳材料的骨架結構的結構N兩類。圖2（右圖）顯示了活性炭質材料上氮官能團的存在類型和位置。

化學改性可以通過改變活性炭表面的官能團來增加氣體吸附的活性位，也可以通過負載催化劑來提高對脫硫脫硝的催化活性。

1、酸堿處理改性

酸處理通常采用硫酸、硝酸，堿處理通常采用氨水、NaOH、KOH等。

發現活性炭纖維經濃鹽酸/硝酸氧化之后，氧官能團含量增加不利于SO₂的吸附，經400-1000℃熱處理之后氧官能團分解形成的新官能團有利于脫硫，硫容隨熱處理溫度升高而升高。

使用煤質活性焦在200℃下分別進行脫硫和脫硝研究，原始活性焦脫硫率為35%，經NaOH和水蒸氣改性后，脫硫率提高至45%，經HNO₃改性的活性焦可達到50.9%，脫硝率也由原始活性焦的10%提高到了36.4%。紅外測試顯示改性后活性焦表面的羥基類和內酯類基團增加，改性后活性焦表面的堿性官能團增多，增加了吸附酸性氣體的活性位點。

研究發現，經氧化處理的活性炭纖維ACF由于表面生成了酸性氧官能團不利于對SO₂的吸附，而經過加熱處理后部分氧官能團分解為CO₂，降低了活性炭表面的酸性官能團含量，ACF對SO₂的吸附性能有所提高，此研究與Lizzio以活性焦為吸附劑進行SO₂吸附的研究結論相吻合。而Raymundo的研究中指出SO₂的吸附量與加熱過程中產生的氧官能團的量并沒有相關性。

2、金屬氧化物的負載

目前被廣泛應用于活性炭脫硝研究的金屬氧化物主要有V、Cu、Mn、Fe、Zn幾種的氧化物，對催化脫硝效果較好的為Cu和V，但脫硝溫度普遍較高，易導致活性炭的燒失。

使用煤質活性炭負載V₂O₅進行催化脫硫，認為活性炭自身的官能團與催化性能并不重要，催化劑主要負載于大于2nm的中孔內，活性炭豐富的孔結構對V₂O₅的負載和分布起著決定性作用，發達的孔結構使催化劑分布均勻，活性位點較多，催化能力較強。

使用褐煤半焦分別負載硝酸亞鐵、硝酸銅和硝酸錳進行脫硝研究，發現脫硝率隨時間衰減較為嚴重，幾種催化劑中負載20%的硝酸銅脫硝效果較佳，脫硝率可以在20min之內保持在接近100%的水平，然而30min后脫硝率衰減至80%。

使用商業活性炭負載Cu、Mn、Zn三種金屬催化劑進行脫硫脫氮，發現Cu催化劑負載量0.75%（質量分數）的活性炭脫硫脫氮效果最佳，1.5h內SO₂和NO的脫除率分別在99.89%和94.11%，經XRD表征證明其中的活性成分是CuO。

3、表面修飾

表面修飾可以在活性炭的表面引入雜原子，改變活性炭表面的官能團，提高對SO₂的吸附能力。目前研究較多的是氮、氧官能團。氮官能團和部分氧官能團通常顯堿性，有利于對酸性氣體SO₂的吸附。

以三聚氰胺為氮源，將活性炭與三聚氰胺經過900℃煅燒制備了摻氮活性炭并將其應用于氨氣還原脫氮反應，含氮量由原始活性炭的23.9%提高到55.17%（質量分數），脫硝率也由原始活性炭的21.92%提高到了51.67%。并且研究發現吡啶氮越多，脫硝效率越高。

以SiO₂微球為模板劑，甲醛為碳源，使用三聚氰胺摻氮，制得了比表面積在332.6-455.5m²·g^-1的摻氮中孔—大孔碳，硫容最高可達78.6mg·g^-1，顯著高于未摻氮的多孔碳硫容（20mg·g^-1）；表面的N官能團與SO₂發生了催化反應，并且有硫酸根生成。

制備了含氮質量分數4.25%-10.23%的摻氮活性炭，比表面積維持在1000m²/g左右，SO₂的吸附量與N含量成正比，N的質量分數在10.23%時脫硫量最高達到48.3mg/g，密度泛函理論計算表明，N原子并不能單獨成為吸附SO₂的活性位，N原子通過改造碳表面的局部電子云密度、碳原子的極性和表面電荷分布來提高對SO₂的吸附性。通過密度泛函理論和單價互動分析指出了活性炭表面的酸性氧官能團通過氫鍵和極性作用來增強對SO₂的物理吸附。

總之，通過在活性炭表面定向引入化學官能團或催化劑來增加活性炭的活性位，提高了活性炭與SO₂、NO_x之間的作用力進而提高了吸附速率和催化轉化活性。相對于比表面積，活性炭的表面化學性質對其脫硫性能的影響更大。