Cu/ZnO体系一直以来被用作从合成气制甲醇的催化剂,并且是很有潜力的合成低碳醇催化剂之一,但是,其催化机制的不明严重妨碍了对其的进一步改性。本论文工作从量子化学第一性原理出发,详细探究了催化剂的表面结构及其对H₂的活化。由于介于离子和共价之间,且Zn和O都采用sp³杂化,ZnO表面的很多性质都为局域性质,包括其表面弛豫重构的程度和其表面n型缺陷所定域的电子数。在H₂吸附方面,实验中报道的typeⅠ型快速可逆解离是由表面强极性的Zn-O键将H-H拉裂所致,解离位点电场越强,活化能就会越低。因此,实验中观测到的应该就是H₂在完整ZnO（1O（?）0）表面的解离吸附。对于缺陷位,由于缺乏这样的强电场,H₂的解离则需要氧空位（V_o）或者间隙锌（Zn_i）处的过剩电荷对H-H反键进行氧化加成,因此活化能较高。在吸附能上,H₂在ZnO两个完整非极性表面解离均为中等程度放热,其中在（10（?）0）表面1×1覆盖度的计算结果更接近实验值。我们考察了覆盖度对吸附热的影响,结果发现对于完整表面,覆盖度越大则吸附能反而增大,推测这是由于异裂后相邻的H^δ+和H^δ-之间库仑作用所致。对于缺陷位,H₂在V_o处的解离为吸热,推测原因是需要额外能量以破坏表面金属键。H₂在Zn_i处解离则放热较多,联系到前面所提到的活化能,实验中所描述的typeⅡ型缓慢且不可逆的解离可能与Zn_i相关。接下来的工作是Cu在ZnO表面的沉积。我们的计算工作显示,沉积的Cu受到ZnO载体的很大影响,且Cu与ZnO之间有着很大的作用能。但是,由于Cu的d轨道几乎填满而自由价有限,Cu与ZnO的作用能以及沉积Cu之间的作用能存在竞争关系。因此,在较小单位晶胞且较高对称性的（10（?）0）表面,Cu的沉积图景依次为规则的之字形结构,重排后生成的弓字型结构,最后生成三维团簇。对于较大单位晶胞和较低对称性的（11（?）0）表面,Cu与ZnO载体会存在更强的作用,导致Cu生长的图景依次为不规则的岛状或之字形结构,二维条带,不太平整的表面Cu单层,最后生长为扁平的二维透镜状团簇。在这些吸附构型中,Cu的迁移能一般很低,这反映出Cu与ZnO之间除了共价键之外还存在无方向性的金属键,同时,这也是催化剂失活的重要原因。