随着社会的不断发展以及经济的快速增长,人类大量的使用化石燃料等不可再生能源,这一行为对地球环境和人类的生存造成了不同程度的危害。因为化石燃料的燃烧,大气中二氧化碳的含量在不断增加,引发了全球气候变暖,海面水位上升等一系列的环境问题,所以选择一些经济有效的方法将二氧化碳进行储存或转化就显得尤为重要。另外,不可再生能源的减少迫使人类开始寻求能够替代化石燃料的新型清洁能源。将二氧化碳加氢生成甲醇的过程不仅能够有效的捕获大气中的二氧化碳,还能够生成新型可持续的清洁能源,这一过程可以借助于催化剂通过异相催化的方法实现。Ni₅Ga₃合金催化剂在CO₂催化加氢过程中显现出了良好的催化活性。是以,对CO₂在Ni₅Ga₃合金表面上催化加氢合成甲醇的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。本论文以Ni-Ga合金作为催化剂,采用Slab模型和密度泛函理论（DFT）,探究了CO₂在Ni-Ga合金表面上的吸附情况。从原子水平上探讨了优势吸附构型下,CO₂分子在Ni₅Ga₃表面上的吸附机制,并系统地研究了CO₂分子在Ni₅Ga₃（010）富Ni表面上加氢还原生成CH₃OH的反应机理。取得的主要结果如下:（1）我们探究了CO₂分子在Ni₅Ga₃合金的（100）、（010）、（001）三种表面的富Ga面以及富Ni面的六种情况下的吸附。结果表明:在Ni₅Ga₃合金表面上,当其中一种金属原子分布相对比较集中（无论是富Ga还是富Ni）时,对CO₂的吸附作用都有所增强。比较富Ga和富Ni两种情况,在Ni₅Ga₃（100）面上CO₂的吸附最弱,Ni₅Ga₃（001）面上CO₂的吸附较弱,而Ni₅Ga₃（010）面对CO₂的吸附均表现出了良好的稳定性。而且在Ni₅Ga₃表面上,CO₂分子在富Ni面上的吸附强过其在富Ga面上的吸附。所以,Ni₅Ga₃合金表面上金属Ni原子对CO₂分子的吸附作用强于金属Ga原子对CO₂分子的吸附。（2）在本文研究的所有吸附结构中,当CO₂以2-C,O*构型吸附时最稳定,为优势吸附构型,其中CO₂分子分别通过C原子和一个O原子吸附于表面Ni原子的位点上。对CO₂分子吸附的电子结构分析表明,当CO₂分子以优势吸附构型吸附在表面上时,CO₂分子的4σg、3σu、1πg、2πu轨道分别与表面Ni原子的dxz轨道和dz2轨道相互作用。这些轨道之间的互相作用是CO₂分子能够稳定吸附在Ni₅Ga₃（010）富Ni表面上的主导因素。（3）探究了在富Ni的Ni₅Ga₃（010）表面上CO₂氢化还原为甲醇的可能路径以及中间产物的几何构型,确定了每一步基元反应的过渡态。主要探究了以下四条路径:路径1:CO₂→CO→HCO→H2CO→H₃CO→CH₃OH路径2:CO₂→CO→HCO→H2CO→H2COH→CH₃OH路径3:CO₂→CO→HCO→HCOH→H2COH→CH₃OH路径4:CO₂→CO→COH→HCOH→H2COH→CH₃OH结果发现,在富Ni的Ni₅Ga₃（010）表面上CO₂脱氧生成CO的反应很容易进行,而CO分子与H原子结合生成COH的反应具有非常高的活化能,为1.98 eV,所以该基元反应很难进行,为路径4的决速步。路径1、2、3的决速步均为CO+H→CHO,其活化能为1.33 eV。综合比较四条路径的话,路径3中每一步基元反应跨越能垒所需要的能量相对都比较低,所以路径3可能是CO₂在富Ni的Ni₅Ga₃（010）表面上氢化生成甲醇的最优路径。