基于煤炭清洁利用的醋酸加氢合成乙醇的工艺路线既可以满足我国日益增长的燃料乙醇需求,同时又能缓解醋酸产能过剩问题,具有广阔的发展前景。设计和发展活性高、选择性好的非贵金属催化剂是本领域的研究热点。本论文利用密度泛函理论针对新型铜铟催化剂体系催化醋酸加氢合成乙醇开展了理论研究,构建了Cu₂In合金、In₂O₃氧化物和Cu/In₂O₃负载型催化剂模型,系统深入地研究了三种催化剂的性质及其上醋酸加氢的反应机理。本研究旨在为设计成本低、活性高的非贵金属催化剂提供理论指导。首先,本文研究了醋酸在Cu₂In（100）合金模型上加氢合成乙醇的反应。通过分析对比反应网络中基元反应的反应热和能垒,得出Cu₂In（100）面上醋酸加氢合成乙醇反应路径为CH₃COOH→CH₃COO→CH₃CHOO→CH₃CHO→CH₃CH₂O→CH₃CH₂OH。通过对比分析Cu₂In（100）面和Cu（111）面上副产物乙酸乙酯的生成机理,发现In的加入提高了乙酸乙酯的生成能垒,In金属充当电子给予者,使得Cu₂In（100）表面Cu原子具有更高的催化活性,而自身作为一个“惰性金属”将CuIn合金表面Cu原子分隔,以空间位阻效应抑制了副产物乙酸乙酯的生成。其次,本文研究了醋酸在含有氧缺位的In₂O₃（110）模型上加氢合成乙醇的反应。探索了In₂O₃（110）面上6种氧缺位在反应气氛下的形成规律,发现反应气氛中的醋酸有利于In₂O₃（110）表面氧缺位的形成。在此基础上,研究了两个最具代表性缺陷表面（D1和D4）上醋酸加氢合成乙醇的机理,发现In₂O₃（110）表面氧缺位易生成和易修复的特性促使反应不断进行,符合Mars-Van Krevelen机理。通过对比缺陷表面和完美表面上电荷分布和相应的基元反应,发现氧缺位的产生使得In₂O₃（110）表面有富余电子,有利于促进醋酸加氢过程中CH₃COO*物种的α-C加氢反应以及CH₃CHOO*物种的C-O键断裂反应。最后,本文研究了醋酸在Cu₄/In₂O₃（110）模型上加氢合成乙醇反应。发现氢气主要在Cu₄/In₂O₃（110）表面的Cu团簇及Cu团簇与In₂O₃的界面处富集,并在界面处发生解离反应。在Cu₄/In₂O₃（110）催化醋酸加氢合成乙醇过程中,Cu与In₂O₃二者存在协同作用,氢气在Cu团簇处吸附解离成为氢原子,与吸附在In₂O₃表面氧缺位处的醋酸发生反应。理论计算表明,Cu₄/In₂O₃相比于Cu₂In合金具有更高的催化活性。Cu/In₂O₃会是一种极具应用前景的醋酸加氢合成乙醇催化剂。