大气中二氧化碳（CO2）含量的不断增加而导致的环境和社会压力是目前面临的最重大挑战之一。将CO2直接利用或转化为更有价值的产品,是减少CO2排放的众多战略之一。在CO2利用和转化的许多方法中,均相催化二氧化碳硼氢化反应在二氧化碳转化为有价值的碳源产品中效率突出。由于CO2的结构稳定性,用普通方法很难还原转化CO2。近些年化学研究者们开发出了许多在催化CO2硼氢化中有很高活性的催化剂。在催化硼氢化CO2的过程中,催化剂和还原剂的选择是影响CO2硼氢化反应效率和选择性的重要因素。当前,在实验上已经研究出较为成熟的催化CO2硼氢化的方法。如一些过渡金属与氢硼烷的高效组合可以有效活化CO2,且反应可以在室温下进行。镍钳形催化剂(t BuPCP)Ni H（[Ni]H）{t BuPCP=[2,6-C6H3-（OPtBu2）2]}是室温下催化硼氢化二氧化碳的高效催化剂。HBcat（儿茶酚硼烷）、HBpin（频哪醇硼烷）、9-BBN（9-硼双环[3.3.1]壬烷）等氢硼烷参与的硼氢化反应效率高、选择性好,所以目前被广泛用于硼氢化反应中做还原剂。大量的实验表明,通过改变硼烷还原剂的种类,采用同一种过渡金属催化剂可以将CO2选择性地还原生成不同比例的2e-产物甲酸硼酯（HCOOBR2）、4e-产物双（硼基）缩醛（R2BOCH2OBR2）或6e-产物甲氧基硼烷（R2BOCH3）。另外其他非过渡金属催化剂活化CO2时也呈现出相似的规律。当用9-BBN为还原剂时,更简单的硼氢化物Li H2BBN可催化CO2选择性生成4e-产物NBBOCH2OBBN。但当硼烷HBMes2作为还原剂,2e-产物HCOOBR2变成了主要产物。实验上对这些现象的原因也进行了探究。由于实验技术的限制,反应过程中的一些关键中间体和过渡态无法捕捉到,这些反应的微观过程和反应机理不能被深入研究。而计算化学可以通过模拟反应过程,更加深入和清楚地探究反应机理。本文以量子化学里的密度泛函理论（Density Function Theory,DFT）为基础,结合轨道相互作用分析、能量解离分析和电荷解离分析等手段深入研究CO2硼氢化的反应机理以及硼烷还原剂对CO2硼氢化反应选择性的影响。具体研究内容如下:1.我们使用(t BuPCP)Ni H（[Ni]H）{t BuPCP=[2,6-C6H3-（OPtBu2）2]}为催化剂,三种不同的硼烷,HBcat、9-BBN、HBpin为还原剂,详细研究催化CO2硼氢化的反应过程。[Ni]H和氢硼烷硼氢化CO2一般包括三个连续催化循环机理。第一个催化循环一般会得到2e-产物甲酸硼酯（HCOOBR2）,第二个循环继续还原2e-产物HCOOBR2得到甲醛分子和副产物R2BOBR2,第三个循环得到6e-还原产物甲氧基硼烷（R2BOCH3）产物。我们的研究首次考虑了第二个循环即4e-产物R2BOCH2OBR2的详细形成和转化过程以探索选择性还原的微观本质。计算结果表明这个循环过程的确是研究影响催化CO2硼氢化选择性原因的重要突破口。最终我们得出结论使用不同氢硼烷作还原剂时,CO2硼氢化选择性差异的原因主要是由于一些关键中间体和过渡态的电子过程的差异。2.过渡金属催化活化CO2固然可行,但由于其成本较高,近些年人们也开发了其他经济型催化剂。如相对简单的硼氢化物Li H2BBN可有效活化CO2。而且实验发现当用9-BBN为还原剂时,催化剂Li H2BBN可催化CO2选择性生成4e-产物NBBOCH2OBBN,但当还原剂为HBMes2时,2e-产物HCOOBR2成了主要还原产物。由于该催化反应的具体机理并不清晰,我们采用DFT方法对其具体的微观过程进行计算并给出最可能的反应路径。具体来说,我们以催化剂Li H2BBN、还原剂9-BBN、HBMes2和CO2的硼氢化反应作为计算模型,对反应中所有可能的反应路径进行模拟,根据各个路径的能垒势图,得到最优的反应路径。并进一步分析了还原剂9-BBN和HBMes2参与反应过程的差异,以及影响选择性差异的具体因素。