1991年发现的碳纳米管具有高的机械强度、纳米级孔道、类石墨结构的管壁、以及大的比表面和电导率，为诸多催化应用领域的开拓带来了新的发展机遇。自从2004年发现石墨烯以来，已在各个研究领域倍受青睐，因此我们研究了碳纳米管和石墨烯负载金属团簇的界面性质的调控。由H₂和O₂直接合成H₂O₂是一种环境友好反应，引起了很多研究兴趣，但是内在反应机制尚不清楚。本文基于密度泛函理论方法，首先系统地研究了贵金属与石墨烯的相互作用和规律。计算结果显示：对于同一种金属原子，粘附能增加的顺序是：氮掺杂、硼掺杂、空位点缺陷。在同一种石墨烯上，三种金属的粘附能增加的顺序是Ag、Au、Pt。氮掺杂可以使Au和碳原子之间形成更强的共价键，硼掺杂可以使Au或者Ag和硼原子之间形成化学键。空位点缺陷不仅仅是贵金属原子的几何锚点，而且也是电子的聚集点。我们又研究了小尺度的金属团簇(以Au_nPd_10-n（n=1,2,3,4,5）团簇为例)的稳定性、Au_nPd_10-n团簇粘附在碳纳米管上的稳定性以及吸附氧气情况。研究表明：对称性为D2h的取代结构最稳定和次稳定的结构都是在双层有Au原子。Au原子与Au原子之间是趋于分散，即趋于形成钯核结构。由于碳纳米管的作用，团簇的稳定性的顺序和碳纳米管负载团簇的稳定性的顺序不同。O₂在碳纳米管负载Au_nPd_10-n团簇上的吸附，随着金原子的取代，吸附能的整体趋势在逐渐降低。最后我们在中等尺度的金钯团簇(以Au₃₇Pd₁为例)上，进行了氢氧直接合成H₂O₂的研究。我们的计算结果表明：氧气没有在Au（111）面上吸附，但氧气在Au（111）面和Au（100）面相接的棱上可以吸附，是一种的弱的化学吸附。在高配位（九配位）的钯原子活性中心上，正反应的反应能垒小，副反应的反应能垒大，有利于双氧水的形成。