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在催化化学与化学工程中，催化剂一般由混合金属或双金属合金组成，它们能够很大程度的提高反应活性及选择性。金纳米粒子有较高的催化活性，纯金团簇和负载在金属氧化物上的金团簇对于许多重要的化学反应在低温下进行能起到很好的催化作用。而铝由于其储量丰富、便宜且质量轻，铝合金团簇的研究在应用材料及传统物理和化学领域都受到普遍关注。那么，铝金合金有怎样的性质呢？近年来，有一些铝金合金几何结构及其电子特性方面的理论研究，但对于其催化活性的研究较少，因此本文主要研究了铝金合金的催化活性，以便于为实验上开发新型纳米催化剂提供理论基础和指导。本文采用DFT/PBE方法，对Al、H、C和O原子选用6-31g*基组，对Au原子选用LANL2DZ的赝势基组进行了相关计算，主要研究内容为：1.系统地研究了H2分子在AlnAu (n=1-13)中性团簇上的吸附及解离行为，并进一步讨论了H2分子在AlnAu团簇上的解离机理。研究表明：AlnAu (n=1-13)中性团簇的生长规律为：AlnAu (n=1-7,12)团簇是在Aln团簇的外围加一个Au原子；AlnAu(n=8,10,13)团簇则是Aln+1团簇中表面的一个Al原子被Au原子取代，且Au原子位于团簇的表面。H2与顶位的Au原子以头碰头的形式发生物理吸附，这种吸附方式比肩并肩的方式更有利于轨道重叠。H2在AlnAu的化学吸附，Al7Au的化学吸附能最大，Al6Au的化学吸附能最小，且绝大多数(n=3,5-13)为两个H原子与相邻或相对的两个Al原子成键。根据Δ2E值，AlnAu团簇，在n=6,7,9时团簇有较高的稳定性；而AlnAuH2团簇，与其他团簇相比，在n=3,7,9时稳定性高。H2分子在AlnAu(n=1-13)团簇上解离形成AlnAuH2这一反应放热较多，并且在Al3Au和Al7Au团簇上发生反应的活化能很低，因此可以将二者可作为高效低廉的H2解离催化剂。2.系统地研究了O2和CO分子在AlAun中性团簇上的吸附行为，得出：O2在AlAun(n=1-12)团簇的吸附，除AlAu12O2外，O2都吸附在Al原子上，且吸附能、O-O键键长及振动频率、团簇与O2之间的电荷转移都出现奇偶震荡现象。CO在AlAun(n=1-12)团簇的吸附，当n=1-3时，C原子与Al原子形成C-Al键，而n=4-12时，C原子与Au原子形成C-Au键。此外，C-O键键长及振动频率、团簇与CO之间的电荷转移都出现奇偶震荡现象，而吸附能没有明显的规律。O2和CO在AlAun(n=1-12)团簇，由于O2的吸附能比CO的吸附能更负，因此O2优先于CO吸附到团簇上。在此基础上，进一步研究了AlAun催化氧化CO的反应机理。研究表明：AlAun催化氧化CO的反应为放热反应，反应热介于-4.83~-6.38eV之间。其中，AlAu6催化氧化CO的反应能垒最低，为0.27eV，AlAu12次之，能垒为0.38eV，这表明AlAu6和AlAu12团簇催化氧化CO有很高的化学活性。通过LDOS分析解释团簇与O2/CO之间的相互作用，进一步阐明了了反应的机理。