中文摘要：

富勒烯包合物在材料、医药等领域具有潜在的巨大应用前景，对它的研究是当前富勒烯研究的一个热点课题。我们将通过量子化学计算研究，试图回答以下问题（1）富勒烯包合物的结构与电子性质是怎样的（2）富勒烯包合物的化学反应性与空心富勒烯相比发生了哪些变化（3）原子是怎样进入富勒烯内部形成富勒烯包合物的。这一项目的研究具有深刻的理论意义和现实意义，我们希望通过本项目的研究加深人们对富勒烯化学的认识，为将来的应用奠定坚实的理论基础。

结论摘要：

富勒烯独特的笼状结构，使其能够将金属原子或离子包入笼中，形成富勒烯包合物，在新材料研究中具有巨大的潜在应用价值，是当前富勒烯研究的热点。本课题利用理论计算方法，对富勒烯及其包合物的结构与性质进行了研究，得到了一些有意义的结果（1）对高碳富勒烯各个异构体的中性分子及不同价态的离子进行了理论计算，结果表明，高碳富勒烯的中性分子与离子具有不同的相对稳定性，因此在富勒烯包合不同的原子时，由于碳笼与包合原子之间电荷转移的数目不同，会生成不同的异构体。（2）富勒烯包合金属原子后，其电荷分布、前线轨道能级等都发生了变化，这影响了其化学反应活性。（3）研究了Li+、Na+通过C60O3、C60O5、C60O6中的"窗口"插入碳笼生成包合物的机理，发现Li+、Na+与碳笼上O原子和C原子之间的电荷相互作用，降低了反应的势垒，使包合物可以在常规条件下合成。（4）研究了BN取代的C50与碳纳米管的性质，找到了它们的稳定性规律BN单元取代的位置遵循"单键"、"六元环饱和"等规则。（5）研究了碳纳米管的生成机理及与二氯卡宾的反应机理。这些研究对于富勒烯的应用具有一定的理论指导意义。