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本文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,从低维物理以及量子尺寸效应的角度,探究了超薄贵金属(钯,铑)及其复合系统(Single-layer Rh/Graphene)的结构稳定性、电子结构和磁学性质。阐明了超薄贵金属的相关基态性质及其复合系统的相关物理机制。基于此提出了超薄贵金属以及其复合系统在电化学催化上的应用途径和特点。首先,我们以Pd、Rh两种典型的贵金属为研究对象,探究这两种贵金属的单层、多层和块体之间的性质差别。由于(111)面均为这两种面心立方贵金属的密排面,因此我们从Pd的块体材料和Rh的块体材料分别切出它们的(111)面,用以研究它们的单层和多层结构。原子结构和电子性质的计算结果表明,单层的Rh金属出现了 1.20 μB/Rh的磁矩,并且磁矩是由原子上的dz2轨道提供的。而双原子层Rh薄片以及Rh块体不表现出磁矩。这个现象说明单层Rh薄片在电催化上的应用能够提供更多的活性位点,使得化学反应的效率与速率更高。单层Pd、双层Pd以及块体Pd均存在微弱的磁矩,磁矩值为0.4μB/Pd左右,其磁性不会因为结构的改变而改变。进一步地,我们发现Rh金属以单层独立存在时,尽管出现磁矩,但是结构稳定性差容易褶皱变形,因此我们引入石墨烯为基板,构建了一个贵金属/石墨烯的超薄异质结系统,以此来探究两种单层二维材料复合在一起时,它们的物理性质会发生什么变化。从结构变化上来看,石墨烯与单层Rh金属层均出现了褶皱,其中石墨烯的褶皱程度比Rh单层大,Rh单层轻微的褶皱可视为从亚稳态进入稳态的行为,结构得到了稳定化。有趣的是,两种单层薄片的褶皱行为变现出了相同的规律,起伏区域是对应相同的。从磁矩变化上看,单层Rh的磁矩分区性显现,某些区域仍保留磁矩从而形成磁畴,有些区域则磁矩完全消失。这些残余的磁畴可以通过长程耦合作用形成铁磁体。最后,我们探讨了 Rh/Graphene复合系统对电化学催化反应一析氢反(Hydrogen Evolution Reaction,HER)的影响。Gibbs 自由能的结果说明,石墨烯的介入对单层Rh的析氢反应具有调节作用。在完全吸引区,H原子的吉布斯自由能为-0.07eV,比Pt的-O.leV与Rh(111)层板结构的-0.2eV更靠近火山峰峰顶,使得异质结的析氢反应催化性能优于单独Rh薄膜的催化性能。