本文主要采用了人工蜂群算法和密度泛函理论相结合的方法,系统研究了 CuNi双金属纳米颗粒的结构,电子和磁学性质。除了这些性质以外,我们还用人工蜂群算法优化和搜索了不同大小和不同比例的的CuNi双金属纳米颗粒,以及设计了不同比例的CuNi双金属纳米颗粒和H₂O的反应。研究当Cu和Ni的比例变化的情况下,CuNi双金属纳米颗粒的催化性能的变化,通过分析计算得到的结果,我们得出了以下几个结论:1.通过人工蜂群算法搜索Cu_nNi₅₅（n=0-55）的双金属纳米颗粒的结构,我们发现所有的Cu_nNi_55-n（n=0-55）双金属纳米颗粒最稳定的结构都是正二十面体的结构,即正二十面体的CuNi双金属纳米颗粒相对于其他的双金属纳米颗粒的结构要稳定。而且我们发现随着Cu原子数目的增加,Cu_nNi_55-n双金属纳米颗粒的过剩能会降低,后增加。而且在Cu原子数目为42时,Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒的过剩能最低,而且此时的Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒会形成一个完美的核壳（core shell）结构。并且我们发现不管Cu原子数目怎么变化,CuNi双金属纳米颗粒的过剩能总是小于零,这表明Cu原子或Ni原子的加入,有助于提高纯的Cu55或纯的Ni55的双金属纳米颗粒的稳定性2.通过对Cu_nNi_55-n双金属纳米颗粒磁性变化和态密度的分析,我们发现随着Cu原子数目的增加,Cu原子的平均磁矩和Ni原子的平均磁矩呈现不同的变化趋势,当Cu原子数目小于三十时,随着Cu原子数目的增加,Cu原子的平均磁矩会增加;但当Cu原子的数目大于三十之后,随着Cu原子数目的继续增加,Cu原子的平均磁矩会逐渐降低,最后变为零。因为Cu原子本身是非磁性金属原子。而Ni原子的平均磁矩会随着Cu原子数目的增加,一直降低,因为Cu原子是非磁性金属原子,新加入的Cu原子的3d分子轨道与Ni原子的3d分子轨道的重叠,导致Ni原子态密度的不对称性减弱,所以Ni原子的平均磁矩会降低。而与此同时,Cu_nNi_55-n双金属纳米颗粒的总磁矩也会随着Cu原子数目的增加而一直降低。我们通过分析Cu原子的平均磁矩和Ni原子的3d分子轨道与Cu原子的3d分子轨道的重叠情况,发现当Cu原子的3d分子轨道与Ni原子的3d分子轨道重叠增加的时候,Cu原子的平均磁矩也会相应增加。3.Cu原子的加入,会使得更多的巴德电荷从Cu原子上面转移到Ni原子上面。但是由于平均巴德电荷的大小,不仅与失去电荷的原子失去的电荷数目有关,而且和失去电荷的原子的数目也有关系,所以总得来说Ni原子的巴德电荷是先减小后增大的,因为在Cu_nNi_55-n双金属纳米颗粒中,所有的Cu原子都是带正电荷的,所以Cu原子的巴德电荷降低,表示其失去的电荷增加。而且我们发现在Cu原子数目等于四十二时,Ni原子的平均巴德电荷最低,此时也是在Cu₄₂Ni₁₃金属纳米颗粒为核壳结构时。并且我们的计算结果发现,Ni原子的平均巴德电荷与双金属纳米颗粒的过剩能的变化相关性很好,其相关系数R等于0.998。4.水分子在吸附到Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上时,最稳定的吸附位点是Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的顶点位点,而且对于正二十面体的Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂而言,二十面体的每一个表面由六个原子组成一个三角形,在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的每一个三角形面中,总共有六个不同的等效位点,分别是两个顶点位点,T1和T2,两个桥位,B1和B2,以及两个空穴位,H1和H2。通过计算水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上的吸附能,我们发现水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上最稳定的吸附位点在顶点位点的T1和T2上;OH在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上最稳定的吸附点是位于桥位上的B1位,其次是位于顶点位点的T1位;H基在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上最稳定的吸附位点是位于顶点位点的T2位,其吸附能为-3.28 eV,其次则是位于桥位的B1位,其吸附能为3.23 eV5.通过比较水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上的反应能垒和态密度的关系,我们发现水分子在CuNi双金属纳米颗粒催化剂的稳定吸附点,是在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的顶点位点上的T1位和T2位,并且水分子在CuNi双金属纳米颗粒催化剂上的分解分为两步,第一步是水分子分解为OH和H基团,第二步则是OH在CuNi双金属纳米颗粒催化剂上分解为自由基的O和自由基的H。在我们的计算中,我们发现不管水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的什么等效位点上分解,第二步OH的分解能垒都要比第一步水分子分解为自由基的H和OH基团的能垒要高。而且我们的计算结果还发现,水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上发生分解反应的能垒和焓值并不同,这表明水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂上发生反应时,Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂不仅是充当了催化剂的作用,而且也参与了化学反应,并且由于水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的不同位点吸附时吸附能并不同,这就形成了同分异构的Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂和反应物与产物的新体系。计算还发现水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的顶点位点的T2等效位发生分解反应时,反应能垒要比水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的顶点位点的T1等效位点的能垒和焓值低,这表明水分子在Cu₄₂Ni₁₃双金属纳米颗粒催化剂的顶点位点的T2位更加稳定。