近些年来,大量理论和实验上的研究都揭示了金团簇拥有独特的催化、结构、电子和光学等性质,并且被广泛的应用在催化科学及纳米材料科学领域里。而最近,许多科学调查表明二元合金团簇相对纯金属团簇有着更好的催化效果,这是因为杂质原子往往可以很明显的改变主团簇的几何,电子及成键等性质而导致的。尤其是对于过渡金属掺杂金团簇这样的二元纳米团簇,由于作为掺杂原子的过渡金属元素所含有复杂的价电子轨道成键特征,强电子关联和自旋轨道耦合效应等能显著影响金团簇的化学和物理性质,因此,过渡金属掺杂金团簇成为了一个新兴的研究热点。本文基于密度泛函理论,采用相对论全电子方法对过渡金属(Re、Cd和Hg)掺杂金团簇的几何结构、电子性质及化学活性等进行了一个比较全面系统的研究。主要研究内容包括：　　⑴对于AunRe(n=1–12)纳米团簇。在AunRe的所有几何结构中,2D结构优化后仅有轻微的形变且仍相似于初始构型,而3D结构优化后则明显扭曲;对于最低能量结构,从平面到三维的转变出现在团簇尺寸n=10处而且掺杂原子倾向居于团簇中最高配位处,这意味着杂质原子Re能强烈的影响主金团簇的几何及电子结构;除了个别掺杂团簇之外,掺杂之后金团簇的稳定性得到提升;AunRe的分离能、二阶能量差分及HOMO-LUMO能隙都展现了明显的奇偶震荡现象,并且与纯金团簇相比其震荡方向相逆,并且n为奇数时AunRe团簇比相应的Aun+1团簇有更强的化学活性,但是n为偶数时AunRe团簇的化学活性则低于相应的Aun+1团簇。　　⑵对于AunCd(n=1–12)纳米团簇。由于AunCd中的相对论效应,绝大多数低能结构都倾向于2D构型,并且优化后仅有轻微的扭曲而且仍相似于初始结构;对于最低能结构,掺杂原子Cd在n=2-6时有较高的配位数,而在n=7-12时则有较低的配位数并且原子Cd位于团簇结构的边缘位置;AunCd的分离能、二阶能量差分、化学活性及HOMO-LUMO能隙都展现明显的奇偶震荡现象,并且与纯金团簇相比其震荡方向相反,即n为偶数时AunCd有较高的几何、电子稳定性和较低的化学活性,这证明了掺杂原子Cd能显著使纯金团簇中的奇偶效应发生逆转。　　⑶对于AunHg(n=1–12)纳米团簇。绝大多数的低能量结构都支持平面构型,且优化后仅有轻微的扭曲并仍相似于初始结构;掺杂原子Hg倾向占据合金团簇结构的边缘位置并且拥有较低的配位数;AunHg的分离能、二阶能量差分、化学活性及HOMO-LUMO能隙都展现了明显的奇偶震荡现象并且与纯金团簇相比其震荡方向相反,即n为偶数时AunHg有较高的几何、电子稳定性和较低的化学活性,这揭示了杂质Hg原子的掺杂会导致金团簇中的奇偶效应发生逆转。　　⑷由于Re和Cd,Hg原子拥有相近的外壳层电子结构,所以n为偶数时掺杂团簇比相应的Aun+1团簇有更低的化学活性和更高的相对稳定性,而n为奇数时掺杂团簇则相反,即这三种掺杂原子都明显使纯金团簇中的奇偶效应发生逆转。此外,相比纯金团簇,Au-Re之间有更强的相互作用,而Au-Cd和Au-Hg之间则有更弱的相互作用,因此导致掺杂Re原子总体上提升了金团簇的结构稳定性,而掺杂Hg和Cd原子则使金团簇的结构稳定性略有下降,同时也导致了Re原子能显著影响金团簇最低能态的几何结构,但Hg和Cd原子对金团簇最低能态结构的改变却不明显并使其掺杂团簇依旧维持平面构型。　　⑸较为系统的研究了三种不同的金基二元纳米团簇的结构和性质,重点研究了其稳定结构、电子性质、化学活性,以及不同掺杂原子对金团簇影响的差异,获得了一些新的有价值的结果,这对全面认识金基二元纳米团簇的结构和性质,同时也对指导实验研究及其应用具有重要意义。