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天然气作为三大化石能源之一，其储量丰富，燃烧后能产生高热值而且污染物少。二氧化碳是主要的温室气体，是引发全球气候变暖的主要因素，因此需要寻找二氧化碳减排的有效方法。将甲烷和二氧化碳共活化转化合成乙酸是环境友好、100%原子经济的反应，对于环境保护和节能减排等方面具有重大意义。
课题组在前期的工作中发现金属Pd、Cu和Co为催化CH4-CO2合成乙酸的活性组分，并通过密度泛函理论(DFT)研究了Pd(111)面该反应的机理，为了进一步了解活性组分Cu和Co上的反应机理，本文分别研究了Cu(111)和Co(111)面，得出以下主要结论：
(1)CH4-CO2生成乙酸时，Cu(111)面的反应路径：CH4*→CH3*→CH2*→CH2COO*→CH2COOH*/CH3COO*→CH3COOH*；Co(111)面的反应路径：CH4*→CH3*→CH2*→CH*，CH2*/CH*→CH2COO*/CHCOO*，其逐步加氢可生成产物乙酸。
(2)Cu(111)和Co(111)面生成副产物甲醇的反应路径分别有两条。Cu(111)面，第一条路径：CO2*→HCOO*→HCOOH*→H2COOH*→CH2O*→CH3O*→CH3OH*；第二条路径：CO2*→CO*→CHO*→CH2O*→CH3O*→CH3OH*。Co(111)面，一条路径是CO2*→HCOO*→H2COO*→H2COOH*→CH2O*→CH3O*→CH3OH*；另一条路径与Cu(111)面的第二条路径相同。
(3)生成副产物乙醇的反应路径：Cu(111)面，CH4*→CH3*→CH3CO*→CH3CHO*→CH3CHOH*/CH3CH2O*→CH3CH2OH*；Co(111)面，CH4*→CH3*→CH2*→CH*→CHCO*→CH2CO*→CH3CO*→CH3CHO*→CH3CH2O*→CH3CH2OH*。
课题组在前期的工作中发现金属Pd、Cu和Co为催化CH4-CO2合成乙酸的活性组分，并通过密度泛函理论(DFT)研究了Pd(111)面该反应的机理，为了进一步了解活性组分Cu和Co上的反应机理，本文分别研究了Cu(111)和Co(111)面，得出以下主要结论：
(1)CH4-CO2生成乙酸时，Cu(111)面的反应路径：CH4*→CH3*→CH2*→CH2COO*→CH2COOH*/CH3COO*→CH3COOH*；Co(111)面的反应路径：CH4*→CH3*→CH2*→CH*，CH2*/CH*→CH2COO*/CHCOO*，其逐步加氢可生成产物乙酸。
(2)Cu(111)和Co(111)面生成副产物甲醇的反应路径分别有两条。Cu(111)面，第一条路径：CO2*→HCOO*→HCOOH*→H2COOH*→CH2O*→CH3O*→CH3OH*；第二条路径：CO2*→CO*→CHO*→CH2O*→CH3O*→CH3OH*。Co(111)面，一条路径是CO2*→HCOO*→H2COO*→H2COOH*→CH2O*→CH3O*→CH3OH*；另一条路径与Cu(111)面的第二条路径相同。
(3)生成副产物乙醇的反应路径：Cu(111)面，CH4*→CH3*→CH3CO*→CH3CHO*→CH3CHOH*/CH3CH2O*→CH3CH2OH*；Co(111)面，CH4*→CH3*→CH2*→CH*→CHCO*→CH2CO*→CH3CO*→CH3CHO*→CH3CH2O*→CH3CH2OH*。