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基于对众多有价值化学反应所展示出的突出的催化活性和选择性，特别是关于催化CO氧化反应，纳米金粒子的特殊催化作用受到广泛关注。对于Au催化CO氧化反应，通常认为首先氧气在Au表面吸附，吸附后的氧气再与CO反应，吸附过程被认为是非常关键的一步，大量的实验和理论研究工作聚焦在氧气的吸附过程。其中关于O2在自由阴离子Au2-体系的吸附研究，为揭示Au的特殊催化作用机理提供了许多有用的信息。
本文选择Au与同族的Ag、Cu及同周期的Pt，利用密度泛函理论(DFT)方法研究了O2在Mnq(M=Au，Ag，Cu，Pt；q=-1，0，1；n=1，2，3)系列团簇上的吸附行为，其中重点研究了O2在M2-(M=Au，Ag，Cu，Pt)系列团簇上的吸附行为，以期为Au催化CO的特殊催化作用机理提供新的信息。本文取得的主要研究结果：
1.首次确认出Au2O2-体系对应的过渡态结构(D2: 两个O原子与同一个Au作用)。基于这一过渡态Au2O2-体系，本文对O2在Au2-上吸附活化过程进行了结构分析。相对最稳定的Au2O2-体系(D1：一个O原子与一个Au作用)，RO-O和Rau-O值增大，而Rau-Au值变小；由Au2-转移至双氧的电荷量也明显增大(D2：0.902＞D1：0.794)。显然，忽略过渡态Au2O2-研究Au2-催化CO氧化作用是不适当的。
2. 按Eley-Rideal机理，分别从D2式M2O2-体系(M=Au，Ag，Cu，Pt)出发，试探寻找M2(CO)O2-过渡态，以深入了解该催化CO氧化过程。计算结果表明，Ag2O2-，Cu2O2-，Pt2O2-体系没有找到相应的过渡态。而Au2O2-体系存在可能的过渡态。按照Eley-Rideal机理，从D1式Au2O2-，体系出发，也找到了可能的过渡态，但是，D1式Au2(CO)O2-的稳定性不如D2式。同时，D2式Au2CO3-的Rau-O值高于D1式，更有利于CO2的形成于脱附。这进一步证明，忽略D2吸附方式是不合适的。
3. 除D1和D2构型外，在考虑所有可能的作用方式下，我们还确定和考察了D3和D4吸附方式对应的M2O2-体系(M=Au，Ag，Cu，Pt)。计算结果表明，D3和D4构型的稳定性远低于相应的D1和D2构型，而且O2 活化程度很低。
4.对于Au-体系，计算结果表明D1吸附方式存在，而D2吸附方式不存在(D1：一个O原子同Au作用；D2：两个O原子同时与Au作用)；对于Au3-体系，D1吸附方式存在，D2吸附方式也不存在(D2：两个O原子同时与一个端位Au作用)。如果从D2式出发，符合O2 吸附在阴离子Au 团簇上时，很奇特的奇偶效应。
5. 阴离子体系比阳离子和中性体系更有利于O2在Aun(n=1,2,3)团簇上的吸附。