本文采用密度泛函理论,以Al13四种高对称性结构（Ih、Oh、D5h、D3h）为初始构型,通过不等价位原子替换得到混合团簇Al₁₂X（X=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）的不同结构,本文的工作共有两部分:（1）研究混合团簇Al₁₂X（X=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）几何结构、电子结构和磁性,对3d混合金属团簇基态或近能同分异构体仅Al₁₂Sc、Al₁₂Ti、Al₁₂V、Al₁₂Ni、Al₁₂Cu团簇基本保持二十面体或类二十面体;当掺杂Cr、Mn、Fe原子时混合团簇较纯Al13团簇有明显的磁矩增强效应,这主要来源于杂质原子d电子大的自旋劈裂。研究混合团簇的基态及其近简并态仍保持密堆积结构（二十面体或类二十面体）吸附单个原子（H、O、N）发现:H原子倾向于占据顶位和桥位,不倾向于占据空位,而对O、N原子的吸附情况较复杂;对于单个原子与杂质原子间的位置关系,当杂质原子在混合团簇表面时O、N原子总吸附在杂质原子周围,且相较于纯Al13混合团簇对O和N的吸附能均增大,而H原子不一定吸附在杂质原子周围,这由于杂质原子d电子与O和N相互作用比H强;混合团簇对三种原子表现出明显的选择性吸附:O>N>H。（2）以Ni和Cu原子中心替换的二十面体Al₁₂X（X=Ni、Cu）团簇为基体、采用密度泛函理论系统计算研究了H原子及H2分子在团簇表面的吸附,并对比了纯Al13团簇对H及H2的吸附,结果表明:相对于纯Al13中H原子的桥位吸附、掺杂团簇Al₁₂X（X=Ni、Cu）中H原子均吸附于团簇顶位;无论是吸附H原子还是H2分子,Al₁₂Ni的几何结构均发生大的畸变;相较H2在纯Al13团簇表面的解离吸附,H2在掺杂团簇Al₁₂X（X=Ni、Cu）表面的解离反应过程中反应能均增大、势垒均降低,这表明掺杂团簇Al₁₂X（X=Ni、Cu）相较纯Al13团簇更有利于H2解离吸附的发生。