CO2甲烷化反应是一种将CO2储存并转化为可再生能源的有效办法,在环保、能源领域具有重要研究意义。研究CO2甲烷化反应机理,有利于增强对反应活性位点、反应路径、催化剂载体效应的理解,为设计高效催化剂提供思路。本文利用密度泛函理论（DFT）计算结合实验的方法研究了Y2O3、Ce改性Y2O3负载Ni催化剂CO2甲烷化反应性能和机理;采用DFT计算探究了CeO2负载Ru单原子催化剂的CO2甲烷化反应机理。以Ni/Y2O3、Ru1/CeO2界面模型模拟催化剂,探讨了CO2甲烷化反应过程中H2解离吸附及CO2吸附活化机制,确定了反应活性位点,提出了甲烷生成的最优反应路径。并从反应机理的层次深入探讨了金属-载体相互作用对活性金属的调控以及对CO2甲烷化反应性能的影响。主要结论包括:（1）DFT计算结果表明,CO2在Ni/Y2O3催化剂界面处吸附活化,CO2会优先加氢到C端生成HCOO*;DFT计算结合原位红外结果表明,Ni/Y2O3催化剂表面甲烷的生成是通过以HCOOH*为中间体的甲酸盐路径,具体为:CO3H*→CO2*→HCOO*→HCOOH*→HCO*→H2CO*→CH2*→CH3*→CH4*。决速步为HCOO*加氢转化为HCOOH*的过程,反应能垒为1.08 e V。（2）与Ni/Y2O3催化剂相比,Ce改性后的Ni/Y0.8Ce0.2Ox催化剂较具有更高的CO2甲烷化反应活性。H2-TPR、XPS等实验表明,Ce的改性弱化了金属载体相互作用,改变了Ni/Y0.8Ce0.2Ox催化剂表面镍的分散结构,增加了与载体相互作用较弱的镍物种含量。DFT计算结合原位红外结果表明,Ni/Y0.8Ce0.2Ox催化剂表面存在更多的与载体弱相互作用的镍,促进了氢气的解离吸附进而提升表面氢的浓度,使得碳酸氢盐和甲酸盐等活性中间物种更容易生成。同时较高的氢浓度降低了决速步反应的能垒,促进了HCOO*的加氢转化。（3）DFT计算表明,在Ru1/CeO2催化剂上,Ru位点是解离吸附H2、活化CO2以及中间产物加氢生成甲烷的活性位点;CeO2载体能够稳定锚定住Ru原子,同时其表面羟基有利于CO2吸附。与Ni基催化剂相比,Ru能够直接激活CO2使其解离成CO,因此在Ru1/CeO2催化剂表面甲烷的生成遵循CO*路径,具体为:CO2*→CO*→HCO*→H2CO*→H2COH*→CH2*→CH3*→CH4*。该路径决速步为H2COH*解离生成CH2*的过程,反应能垒为1.10 e V。（4）DFT计算结果表明,通过Ti、Zr、Pr等离子掺杂改性CeO2载体,强化了Ru与CeO2载体间相互作用的强度,有利于Ru原子的锚定,能够提升催化剂的结构稳定性;但较强的相互作用会导致Ru原子转移更多的电子到载体中,使Ru原子电荷密度降低,导致Ru活化C-O键的能力变弱,不利于CO2的解离吸附,从而降低其反应活性。