含硼化合物在光电、催化等领域具有潜在应用价值,而且部分含硼化合物已作为药物使用。研究表明,主族金属、过渡金属、锕系金属等可掺杂于硼团簇形成具有丰富价态和复杂电子结构化合物。基于此,本文应用密度泛函理论方法,将不同锕系金属掺杂于硼团簇中,并对这些锕系掺杂硼团簇进行了系统分析。主要研究结果分为以下两方面:1.锕系金属铀、镎与钚掺杂管状硼团簇An@B20金属掺杂硼团簇的研究对设计高配位数（CNs）化合物具有重要意义。锕系元素掺杂的硼团簇可能是获得高CNs的候选者。在这项工作中,我们通过全局最小结构搜索和密度泛函理论（DFT）系统地研究了一系列锕系金属（U,Np,Pu）掺杂B20硼团簇An@B20（An=U,Np,Pu）。每个An@B20簇确认为二十配位的络合物,这是迄今为止锕系元素掺杂硼团簇化学中发现的最高CNs。An@B20预测的最低能量结构是以锕系原子为中心的管状结构,可视为硼分子鼓。在An@B20中,U@B20具有较高的C2对称性,而Np@B20和Pu@B20具有C1对称性。成键性质分析表明An@B20具有σ和π离域键,U-B键比Np-B键和Pu-B键具有更高的共价性,导致U@B20的形成能更高。因此,An-B键的共价特性可能是形成这些高CNs的锕系金属掺杂硼团簇的关键。这些结果加深了我们对锕系金属掺杂硼团簇化合物的认识,为开发稳定的高CNs配合物提供了新的线索。2.锕系金属钍、镤、钚与镅掺杂管状硼团簇An@B24金属掺杂被认为是稳定各种硼团簇的有效方法。在这项工作中,我们构建了一系列以锕系金属为中心的管状硼团簇An@B24（An=Th,Pa,Pu,Am）,这是目前报道的最大尺寸的管状硼团簇。广泛的全局最小结构搜索结合密度泛函理论（DFT）预测An@B24（An=Th,Pu,Am）的全局能量最小值为管状结构,而Pa@B24同时存在管状和半笼状结构。形成能分析表明,这些硼团簇具有很高的稳定性,尤其是Th@B24和Pa@B24。详细的成键性质分析表明,An@B24的每个配合物都具有σ和π离域键合模式,An@B24的显著稳定性是由锕系元素5f、6d轨道与硼原子2p轨道之间的共价相互作用决定的。这些结果表明,锕系金属掺杂是构建稳定的大尺寸管状硼团簇的可行途径,为设计具有特殊物理化学性质的硼基纳米材料提供了可能性。