石墨烯是一种蜂窝状的二维材料,其特殊的量子性能吸引了大家的广泛研究,然而要很好的利用石墨烯的这些优异性能,需要能够可控制地制备大面积高质量的石墨烯。经过多年的探究,利用化学气相沉积方法制备石墨烯被广泛认为是一种成本较低效率较高的方法。然而,在化学气相沉积生长石墨烯的过程中还有许多机理有待探究,以帮助我们更好实现大面积高质量石墨烯的可控化制备。本论文主要通过基于第一性原理的DFT计算对在铜表面化学气相沉积法生长石墨烯过程中涉及到的一些脱氢过程进行了探究。包括常用碳源乙烯在Cu（410）表面的吸附脱氢过程及含氧体系铜表面生长石墨烯过程中涉及到的氧辅助脱氢过程。第一章主要是本论文研究过程中涉及到的一些理论及方法的介绍。首先简要介绍了第一性原理计算中的相关理论主要包括密度泛函理论及DFT计算中一些常用交换关联泛函。然后介绍了反应动力学中的过渡态理论,及常用的过渡态搜寻方法。接下来介绍了基于平均场近似的微动力学分析方法及动力学蒙特卡洛方法。由于本论文中的体系不适用于常规的动力学蒙特卡洛方法,故我们也介绍了本论文中应用的两种加速方法。第二章是关于乙烯在Cu（410）表面的吸附脱氢过程的探究。我们首先探究了乙烯在Cu（410）表面的两类可能吸附,π键型吸附和di-σ键型吸附。从吸附能的结果来看π键型吸附较于di-σ键型吸附要更稳定一些。然后我们对乙烯在Cu（410）表面的脱氢过程进行了研究,得到了每一步脱氢过程的能垒。接下来我们利用DFT计算得到的脱氢能垒,用微动力学分析方法得到了各中间产物随时间的变化关系,发现CH₂CH是反应过程中覆盖率最高的中间产物。进而我们利用微动力学分析得到的各种中间产物覆盖率随时间的变化的结果计算得到了每个基元反应在每个时间点的反应速率。我们将反应速率对时间进行积分后分析得到了最可能的反应路径,发现体系发现虽然次稳态的乙烯吸附构型有相对较小的脱氢能垒,但由于其十分容易转换为最稳定态的乙烯吸附构型,所以体系更倾向于直接由最稳定态的乙烯吸附构型发生脱氢过程。接下来我们进行了KMC模拟,由于反应网络中存在相较于我们关心的脱氢过程能垒很小的构型转换步骤,如果进行常规的KMC模拟,KMC过程会大量模拟我们不关心的构型转换过程,故我们需要采用适当近似对常规的KMC进行加速。首先我们采用了 superbasin加速方法,即进行ASKMC模拟,并且在这里我们假设体系中吸附在表面的H原子处在一个平衡浓度下。我们利用之前微动力学分析的结果选择了一个合适的表面H原子浓度,得到的结果与之前微动力学分析的结果非常相似。微动力学分析及ASKMC模拟都是在平均场近似下进行的,为了验证平均场近似不会对我们的结果带来很大的偏差,我们进行了不采用平均场近似的multiscale-KMC模拟,结果大致与之前的相同。继而,我们利用DFT计算了各吸附构型及中间产物的振动频率,对实验上得到的HREELS谱图进行了很好的解释。第三章是关于氧辅助石墨烯生长过程中涉及到的一些脱氢过程的探究。我们计算对比了在Cu（111）表面石墨烯边缘直接脱氢过程的能垒以及氧辅助石墨烯边缘脱氢生成OH团簇过程的能垒,发现伴随氧原子的参与,能垒有了显著地降低。同时我们也计算了 OH团簇辅助石墨烯边缘脱氢生成水过程的能垒,发现OH团簇参与后,能垒同样也有了显著地下降。这说明O、OH都可以加速石墨烯边缘贴附长大的过程。接下来,我们计算对比了有无含氧物种（O、OH）参与的碳源甲烷脱氢过程的能垒。发现同样的O、OH的参与,甲烷脱氢过程的能垒有了显著地降低。这说明有了含氧物种的参与,用来长大石墨烯的碳物种的产生也得到了加速。