近年来,随着全球能源不断消耗,导致温室气体之一的CO₂气体过量排放,从而使社会环境面临日益严峻的问题。二氧化碳作为有吸引力的C1构建基块,同时具有廉价、无毒和丰富等优点。因此,设计高效的催化二氧化碳转化方法以减小CO₂对环境危害有着重要的理论和实际意义。目前,传统催化CO₂主要有电催化、过渡金属催化、光催化等方式。有幸于近年来理论计算化学的进步,理论计算设计CO₂转化的研究,不仅避免大量实验耗材的消费,更重要的有助于洞察CO₂转化反应的机理。因此本文理论设计了两种新颖的有助于CO₂转化反应的催化剂,并洞察它们的反应机理。具体内容如下:1、首次提出electride引发的CO₂转化反应的研究。通过密度泛函理论（DFT）计算表明,Li掺杂N3的化合物形成具有electride特征的N3Li,通过吸附CO₂产生具有自由特征的N3Li（η²-O₂C）,其可引发另一个CO₂与RH（R=H,CH₃和C₂H₅）生成有机酸的反应,具体分为四个步骤:（1）通过N3Li与CO₂的相互作用形成催化剂N3Li（η²-O₂C）;（2）通过N3Li（η²-O₂C）从RH（R=H,CH₃和C₂H₅）中夺H从而生成自由基R·和N3Li（η²-O₂C）H;（3）CO₂与自由基R·的结合形成自由基RCOO·;（4）分子间H转移从中间体N3Li（η²-O₂C）H转移至RCOOO·。配合物N3Li（η²-O₂C）中具有自由基特征的CO₂那部分起自催化作用。在整个反应过程中,配合物N3Li（η²-O₂C）中的CO₂部分在CO₂的碳原子上保持一定的自由基特征,并起自催化作用。2、理论上提出了新型的Cu（I）催化CO₂转化反应。通过使用6,6’’-双（2,4,6-三甲基苯胺基）吡啶(H2^TpyNMes)作为配体,不同与传统的CO₂配位于Cu,使之活化,而是利用CuH/CuOH中负离子H^-/OH-作为亲核试剂,并直接进攻CO₂,实现催化CO₂转化。结果表明,惰性的CO₂可以通过亲核反应与负离子H^-/OH^-反应以获得相应的产物HCOOH/H₂CO₃。对于负离子H^-和OH^-,计算出的总自由能垒分别为8.38和24.31 kcal/mol。