近年来,化石燃料的快速消耗加速了能源的短缺,尽快开发新的能源成了重要论题。氢能源就是其中之一,它具有清洁易生产的优点。甲醇可以解离生成氢气,并比氢气更易存储和运输。在工业上甲醇可以由H₂,CO,CO₂通过Cu/ZnO/Al₂O₃的催化而生产。此催化反应也可以减轻环境中的碳污染。尽管人们对铜表面CO₂加氢生成甲醇的反应做了很多的理论和实验的研究,但是这个反应完整的反应机制还不是很明确。我们运用从头算分子动力学（AIMD）方法研究了CO₂在Cu（100）表面经过一步步加氢反应生成甲醇的反应机制,这种方法不预先假定任何中间产物和反应步骤,让所有反应物有一个自由运动的初始状态。在从头算研究中,我们选用了两层的AIMD计算,第一层为在Cu（100）表面上放置最大数目的吸附物,以求吸附物覆盖到整个表面。第二层动力学研究只在表面上放置一个吸附物,以便模拟和研究每一个基元步骤的详细变化。第二层的目的不仅是为了验证第一层发现的反应机制,更重要的是为了方便细致研究每一个中间产物的性质和每一个反应步骤的结构变化。总而言之,我们此研究更加注重对现实环境的模拟,使重要分子能完全自由的随机碰撞,使结果更加具有说服力。在用AIMD方法得到可能的反应路径之后,我们再用爬坡微动弹性带方法将每个步骤连接,并仔细研究反应机制和反应能垒。对于本反应来说,主要的中间产物到底是COOH*还是HCOO*存在着争议,我们用AIMD模拟了随机自由的分子运动,发现了中间产物COOH*,由此验证了COOH*路径。更重要的是,我们发现了一种新的中间产物HCOHOH*,这种中间产物以前从没在铜表面的甲醇合成反应的理论计算研究中被发现过。经过这个新的中间产物,我们发现了两条新的反应路径。这两条路径途径了相同的前半段,从新中间产物开始变得不同。第一条是由连续从渐近区运动而来的H₂撞击表面而一步步加氢的方式,第二条是表面上吸附的相邻的两个HCOHOH*通过质子转移而继续反应的方式。两条新的路径都具有相同的最高能垒0.68eV（带有零点能）,这个能垒限制了反应的速率。此外,需要指出的是,虽然两条路径都能产生相同的中间产物,最后也都能合成甲醇,但经过相同的前半段后,在后半段不同的路径中,第二条路径比第一条的能垒更低。我们第一次使用了两层的AIMD方法来研究了Cu（100）表面的甲醇合成反应机制,这种方法的优势为模拟了现实环境,不预先假定任何反应机制和中间产物,使各种分子能够自由随机的在在空间内碰撞反应,且在表面布满反应物的方法增加的反应的几率,更容易发现一些新的反应机制。对于Cu表面甲醇的合成反应的研究还远远没有结束,我们这种方法也为今后本领域的研究提供了一种新的思路。