自Haruta和Hutchings等人发现可还原性过渡金属氧化物负载的纳米金催化剂在许多重要化学反应中表现出显著的催化活性以来，金作为催化剂引起了人们广泛的兴趣。然而，对可还原性载体负载的纳米金催化剂的催化机理和催化作用本质的理解研究至今仍然十分有限，尤其是还原性载体的角色、纳米金粒子所处的电荷状态、反应的活性位点等。本论文采用基于密度泛函理论(DFT)的静态计算和分子动力学(AIMD)模拟，选取Au20/TiO2和Au20/CeO2体系作为典型的例子，系统地研究了两种体系下CO氧化的机理以及还原性载体在催化反应过程中的作用，以期为纳米金催化剂以及新型催化剂的设计提供理论指导。首先通过对部分还原的TiO2表面的化学性质进行了研究，发现在TiO2表面可利用的电荷量直接控制着表面O2吸附的覆盖度以及其电荷状态。在此基础上进一步研究了负载于TiO2表面的纳米金催化剂催化CO氧化的机理。发现在还原性条件下纳米金粒子带负电，而在氧化性条件下纳米金粒子则带正电。在CO氧化反应过程中，电荷转移导致纳米金粒子呈现可塑性，从而可以呈现出巨大的团簇表面重构以吸附CO分子，并形成可移动的Au-CO单元。在整个催化循环过程中，纳米金团簇起着电荷储蓄库的作用，其充电和放电的过程增强并控制了O2在界面处吸附的量，且强烈地影响了所有氧化还原步骤的能量值(能垒和反应能量)。类似地，通过对CeO2表面化学性质的研究，发现在其表面层定域的4f电子态表面在室温下具有很高的流动性，很容易被表面吸附的O2或OH物种捕获。当负载纳米金团簇之后，CeO2表面与纳米金团簇同时被极化，一方面使得表面上存在许多Ce3+位点，使得O2分子可以在Au-Ce3+点处发生活化；另一方使得纳米金粒子在边界位点出现很多带正电的Au原子,从而对CO吸附表面处具有明显的选择性，并且可以形成稳定的Au-CO单元。另外，与在TiO2表面不同的是纳米金粒子倾向于润湿CeO2表面，导致在界面附近形成许多低配位的金原子，可以为O2的活化提供吸附位点。本论文的研究表明纳米金粒子与还原性金属氧化载体之间的电荷相互作用过程影响着纳米金粒子的结构和电荷状态，进而强烈影响着反应物分子的吸附和活化行为，以及催化过程中各个基元步骤的动力学和热力学能量值。