二氧化碳是引发温室效应的主要原因。在国家相关政策的号召下,化工行业奉行可持续发展和绿色发展战略,强调要关注生态环境。与此同时,二氧化碳的排放控制和捕集利用日益得到广泛关注。二氧化碳可直接用于食物储存中的制冷剂、制备碳酸饮料以及用作超临界溶剂。此外,二氧化碳可以作为反应物和其他物质（例如氢气、甲烷以及水）进行反应制备高附加值的化工产品（甲酸、甲醛、甲醇、甲烷以及乙烯等）。目前二氧化碳加氢甲烷化反应得到研究者的广泛关注。甲烷作为最简单的烃,既可以用作燃料,也是天然气的主要成分。而且甲烷还可以作为原料生产其他化工产品。因此,不论是从实验角度还是理论计算方面对二氧化碳甲烷化反应进行探究都是非常有意义的科研课题。鉴于前人在二氧化碳甲烷化实验研究方面进行了大量研究,而关于该反应的机理却仍然不能达成一致意见。因此,本文主要是对二氧化碳甲烷化反应进行理论计算研究,旨在探寻二氧化碳甲烷化反应最有利的反应路径。本文使用VASP软件,采用密度泛函理论（DFT）方法研究二氧化碳甲烷化反应过程的机理。Ru/γ-Al₂O₃催化剂较高的反应活性以及选择性已被大量实验证实,因此本文想进一步探究Ru/γ-Al₂O₃催化剂中金属Ru团簇和γ-Al₂O₃载体之间的相互作用。本文首先研究了单个Ru原子在γ-Al₂O₃面上的吸附确定最佳吸附位点,接下来探究Ru团簇的吸附情况。由于Ru₂/γ-Al₂O₃结构及能反映Ru₂和γ-Al₂O₃之间的作用也能表现Ru和Ru原子之间的作用,所以本文最终选择以Ru₂/γ-Al₂O₃作为催化剂模型,研究Ru₂/γ-Al₂O₃催化剂对于二氧化碳甲烷化反应的作用以及Ru₂/γ-Al₂O₃催化剂上二氧化碳甲烷化反应的最佳的反应路径。计算结果表明该反应过程主要经历下面两大步骤:首先,二氧化碳直接分解生成一氧化碳或者二氧化碳加氢间接生成一氧化碳;之后一氧化碳进一步加氢直到最终生成甲烷产物。本文的研究结果表明二氧化碳直接分解生成一氧化碳是最佳反应路径,该过程反应能垒为0.46eV。