石墨烯(graphene)是一种新型的材料,是人们获得的真正意义上的二维晶体,具有深远的理论研究价值和广泛的应用前景。本文基于密度泛函理论的第一原理计算方法,用US-PP(Ultrasoft-Pscudopotentials)势对碳的晶格常数进行优化,优化结果表明:graphene的理论晶格常数为2.468(A),与实验得到的值2.46(A)符合的较好,与其他先前相关的优化值相一致。在本文的计算中,均采用此理论优化值,所有原子在各个方向上自由驰豫。　　 首先,研究单个Pt原子在graphene上的吸附,比较不同位置的形成能:单个Pt原子吸附在桥位时为最稳定位置,而Pt原子吸附在心位的形成能和吸附高度都最小。不同覆盖度下对应形成能的变化:覆盖度从1/50ML到1/8ML,覆盖度变化0.105,相应的形成能改变了0.1eV,这意味着在低覆盖度时,Pt原子之间的相互作用影响较小。覆盖度从1/8ML增加到1/2ML,覆盖度为1/2ML的形成能为5.629eV/atom,以及吸附高度为2.993(A),这说明了在高覆盖度时形成能的增加主要是由于相邻Pt原子的间距减小,相邻Pt原子间的电子态重叠大大地增加,使得Pt原子之间的相互作用增强。随着覆盖度的增加,Pt原子间距不断减少,这使得Pt原子间的影响逐渐增强。当覆盖度为1/8ML时,可作为Pt原子之间相互影响的一个临界值:当覆盖度大于1/8MIL,Pt原子间相互影响很强:当覆盖度小于1/8ML时,Pt原子间相互影响减小。　　 其次,比较形成能和吸附Pt原子数的关系:随着Pt原子数的增加,形成能也在增加,Pt原子之间的相互作用越来越大,这使得吸附的Pt原子容易以团簇的形式存在。形成团簇:两个Pt原子形成dimer结构;三个Pt原子形成线性结构;四个Pt原子形成四边形、线性和四面体结构,其中,四面体作为三维的团簇结构比平面的结构(线性和四边形)更稳定。此外,证明团簇内Pt-Pt原子之间的作用大于Pt-graphene之间的作用。　　 最后,比较了graphene在空位缺陷、氮掺杂、硼掺杂和硅掺杂对Pt吸附的影响。结果表明:空位缺陷时,悬挂键的存在极大地增加了Pt在graphene空位处的吸附。相比完整结构,掺杂原子很好的替代了缺失的碳原子,且都增强了体系对Pt原子的吸附,相比,Si原子掺杂对Pt吸附的作用最强。比较掺杂原子对Pt吸附结构的影响,结果表明:两个Pt原子形成dimer结构,三个Pt原子形成三角形结构,四个Pt原子形成四面体结构,且形成的四面体对衬底的影响很小。本文中通过研究碳基物质对金属纳米粒子的固定,分析微观结构Pt/C的相互作用,特别是控制graphene对金属团簇大小和形状的敏感度,从而促进Pt微粒的催化活性,降低成本和提高装置的寿命。我们从理论上研究Pt和graphene之间的相互作用,比较在不同衬底上各种结构的形成能,找出Pt团簇的稳定结构,为下一步研究团簇对graphene结构性能的影响打基础。