金属钍及其化合物在高温陶瓷、核能、光学以及催化等领域都有着重要的应用。由于金属Th原子具有一定的毒性和天然放射性,而且其电子结构与成键模式都较为复杂,使人们对含钍化合物的研究,无论是在实验还是在理论方面都面临着相当严峻的挑战。本论文以气相含钍化合物团簇作为研究模型,通过密度泛函理论计算,对若干钍与一氧化碳反应簇的几何构型、电子结构和化学成键等展开研究,希望通过对含钍化合物微观结构的探索,为揭示钍化物的结构、成键、反应性及其演化规律等提供启示。本论文的主要工作内容概述如下:1.利用B3LYP密度泛函方法,对单核ThCnOn-/0(n= 1-7)簇体系的几何构型、电子结构、化学成键以及结构演化规律进行系统研究。研究结果表明:单核中性ThCnOn(n = 1-7)簇体系,除ThCO外,其余结构都形成了含Th原子的杂元环,且杂元环的大小随着n值的增大而不断增大,当n = 6时,杂元环达到最大的八元环,当n = 7时,在杂元环外形成了一个新的五元碳环。而对于阴离子团簇体系来说,除ThCO-、ThC4O4-外,其它阴离子团簇的结构演化规律与中性团簇相似。2.采用DFT密度泛函理论计算方法,对双核Th2CnOn-/0(n = 1-5)体系的几何构型进行广泛的搜索,并结合前线分子轨道以及自旋密度分析等手段对该体系的成键、结构演化等规律展开研究。研究发现,在Th2CnOn-/0(n= 1-5)结构演化过程中,当n≤3时金属Th原子能够将碳氧键打断,其中O原子主要以端氧和桥氧的形式存在于基态结构中,而C原子则主要以碳链的形式与两个金属Th原子相连,当n≥4时金属Th原子的成键接近饱和,此时对于碳氧成键的影响开始减弱,CO开始以C端插入到团簇的碳链之内。3.利用B3LYP方法,确定基态钍富氧簇ThO3/0/+以及钍氧簇ThO2-/0/+的几何构型,并在此基础上对Th03-/0/+氧化CO的反应进行研究,探讨其反应机理。研究结果表明:富氧簇Th03+、Th03、ThO3-的基态结构含有不同的活性氧基团,分别为超氧基团、过氧基团和氧自由基。这些基团都具有较高的反应活性,在氧化CO的过程中很容易失去O原子,成为反应的活性中心。此外,ThO3+/0/-与CO反应在热力学上都是放热反应,反应驱动力顺序为Th03>Th03+>Th03-。通过对比反应势能面可知,中性Th03所含有的过氧基团最容易与CO反应。