提供清洁、安全可重复利用的丰富能源是人类面临的比较关键技术挑战,H₂ 作为一种无污染、且其燃烧热几乎是重汽油三倍,因此可作为理想能源。然而,H₂ 的产生及储存在未来可持续发展中仍然是一个未解决的挑战。我们基于第一性原理和广义梯度近似,找到了合适的团簇,研究了H₂ 在团簇上的生成以及解离,并计算了反应路径。首先,使用小团簇 Al₆Si从一个水分子中提取H₂ ,发现整个反应只需三步。通过优化计算和频率分析,找到了相应的反应物、过渡态和产物。为了验证反应过程,我们也计算了反应路径（IRC）。通过电荷分布用来解释反应机理。目前的研究表明:只要水分子吸附在团簇 Al₆Si上,整个反应很容易进行,因为第一个零点能校正后的活化能只有0.1448eV。 Al₆Si团簇对H₂ O有很强的捕获能力,在合适的温度下能够提取并且储存H₂ ,为高效制氢创造了条件。为了找到更多的水解制氢材料,我们探究了H₂ O在团簇 Al₆Cu上的吸附和解离。结果表明:整个反应是吸热反应。电荷分布用来解释新奇的反应机理。结果发现 Al₆Cu团簇对H₂ O有很强的捕获力,并且能从一个水分子中提取一个H₂ 分子,这说明 Al₆Cu团簇为水解制氢材料的设计创造了一定的条件。其次,我们计算了H₂ 在 Al₆Si团簇上的吸附和解离,优化得到了反应物和产物的稳定几何结构,计算了过渡态以及解离的反应路径,最后得到了H₂ 在 Al₆Si上解离的能垒。同样的方法研究了H₂ 在 Al₆N上的吸附和解离。共找到了4种吸附态,H₂ 在团簇上的吸附能太小而不能直接来储存氢气。有意义的是四个反应都可以将H₂ 解离成氢原子,且产物的吸附能较大,因此有可能用 Al₆N来储存氢气。计算得到的活化能在0.6226-1.1256 eV之间,所以在一定的条件下很容易将H₂ 解离。总之, Al₆Si和 Al₆N团簇为储氢材料的设计创造了一定的条件。最后,作为 Al₆Si团簇的进一步应用,我们基于第一性原理和广义梯度近似,研究了 Al₆Si团簇吸附一个至多个CO分子的稳定几何结构,同样计算得到了相应CO分子对应的吸附能。发现 Al₆Si能够吸附六个CO分子,我们还用分子动力学模拟方法研究了当温度达到373K时,吸附体系（CO）6@ Al₆Si的动力学演化过程,结果表明其中两个 Al₆Si能够稳固的吸附六个CO分子,另外一个 Al₆Si能够吸附四个CO分子。因此, Al₆Si团簇可为设计消除空气中CO的材料奠定了基础。