开发高附加值的下游化学品是煤炭清洁高效利用的重要研究方向。乙醇酸甲酯（MG）是一种用途广泛的精细化学品,主要作为化工中间体和高品质溶剂。草酸二甲酯（DMO）通过选择性加氢反应合成MG具有高原子利用率（64%）、高附加值和生产工艺绿色环保的优势,是一条非常有发展前途的新型煤化工产品工艺路线。DMO选择性加氢反应的关键在于通过设计高效稳定的铜基催化剂控制加氢程度,进而获得理想的目标产品。目前,针对铜催化剂Cu⁰和Cu⁺两种活性中心及其协同催化作用机制认识不足,同时在实验上很难制备出具有特定活性中心的催化剂进行研究和讨论。此外,在反应过程中铜催化剂形貌容易发生变化,不仅使Cu⁰和Cu⁺活性中心的稳定性下降,而且会改变Cu⁰与Cu⁺的比例,进而对催化性能产生不利影响。本文采用密度泛函理论（DFT）计算方法构建铜基催化剂模型,进而探讨催化剂表面的DMO选择性加氢反应,主要分析了铜价态和金属掺杂对催化性能的影响。具体研究结果如下:（1）采用DFT方法构建了Cu⁰、Cu⁺（完美、缺陷）和Cu⁰/Cu⁺催化剂模型,探讨了铜价态对DMO选择性加氢反应的影响。研究结果显示,Cu⁺-完美催化剂上的速控步骤为H₂解离,Cu⁺-缺陷催化剂的速控步骤为CH₃OOCCHOH加氢;对于Cu⁰和Cu⁰/Cu⁺催化剂,其速控步骤是DMO解离;（2）Cu⁰/Cu⁺双组分催化剂需要克服的最低势垒为168.6 k J/mol,具有最佳的DMO选择性加氢活性,主要归因于Cu⁰位点和Cu⁺位点之间的协同作用。Cu⁰有利于H₂的解离,促进加氢反应的进行（CH₃OOCCO-MG）;而Cu⁺有利于DMO的解离,可以稳定中间体;（3）分析显示,CH₃OOCCO+H吸附能与2H,DMO,CH₃OOCCO+CH₃O,CH₃OOCCHOH+H和CH₃OOCCH₂OH物种的吸附能之间都分别存在线性关系,因此将CH₃OCOCO+H吸附能作为催化剂性能的描述符。在Cu⁰/Cu⁺催化剂表面CH₃OOCCO+H的吸附处于中等强度,因而Cu⁰/Cu⁺催化剂呈现最佳的催化性能;（4）采用DFT方法构建了Cu（111）和Cu₂O（111）活性晶面,探讨了Ag、Zn、Pd原子掺杂的Cu（111）和Cu₂O（111）晶面上DMO加氢反应机理。研究结果显示,掺杂Zn对铜催化剂性能的调控效果最佳,Ag助剂可以有效地提高加氢活性,而Pd助剂不能有效控制加氢程度,而且催化活性较差;（5）研究发现,依据DMO和MG分子与铜基催化剂电荷传输的多少可以描述其解离的难易程度。在Ag、Zn、Pd原子掺杂的Cu（111）表面,DMO分子与Zn-Cu（111）表面电荷传输最少,DMO解离过程最容易进行;中间体CH₃OCOCO加氢过程的活性符合d带中心理论,Ag-Cu（111）表面d带中心位于中间位置,生成CH₃OOCCH₂OH的活性最高;（6）在Ag、Zn、Pd原子掺杂的Cu₂O（111）表面,DMO加氢反应活性符合带隙理论,Ag-Cu₂O（111）能带带隙小、价带强度高,在DMO加氢反应中具有最佳的催化活性。