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碳化硼化合物由于具有高硬度、耐化学腐蚀性、耐高温、较大的弹性系数等特性，已经被广泛地用于电子、热学和核工业等领域，硼碳材料因此具有广阔的应用前景。另外，团簇的研究对于人们理解分子如何演变到大块物质起着重要作用，因而硼碳团簇成为近年来实验和理论研究的热点之一。 团簇所含异构体的数目会随着团簇中原子数目的增加呈指数增加，因此团簇全局能量最小结构的确定是最具挑战性的工作。另外，实验只能对分子量较小的硼碳团簇提供间接的结构信息，因此，理论上对硼碳团簇结构、稳定性、成键特征、势能面的研究有利于实验上对硼碳材料的探索。到目前为止，一些实验和理论的研究集中在硼碳团簇的结构和稳定性上，对于硼碳团簇能量较低的异构体的异构化过程的报道还很少，而这些研究有助于揭示团簇的动力学稳定性，进而加速实验进程。因而，对硼碳二元混合团簇的结构、异构化和其它性质的理论研究是非常有意义的。 本文通过量子化学计算对一些二元混合硼碳团簇进行了系统的研究，获得了这些团簇的大量平面异构体，探讨、分析和揭示了这些团簇的异构体的几何生长模式、成键性质、异构化过程、热力学和动力学稳定性，这些有助于将来的实验研究。本论文的主要贡献如下: 1.在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3 LYP/6-311+G(d)水平上，对平面CnB4(n=2～7)团簇较低能量异构体的几何结构、稳定性、成键特性和势能面进行了探索和研究。CnB4(n=2～7)的最低能量结构为环状结构。一些较低能量异构体满足Hückel(4n+2)规则，具有π芳香性。基于电子定域化函数(ELF)、适应性自然密度分配(AdNDP)和核独立化学位移(NICS)分析讨论了一些异构体的芳香性。预测了一些异构体同时具有热力学和动力学稳定性，这些异构体在实验中是可观察的。 2.在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)水平上，对平面CnB5(n=1～7)较低能量异构体的结构、稳定性、成键特征和势能面进行了系统的研究。CnB5(n=1～7)最低能量结构为封闭的环状结构。成键能增量(IBE)和能量二次差分(Δ2E)分析表明，具有偶数个碳原子的CnB5(n=1～7)团簇具有相对较高的稳定性。基于价分子轨道(VMO)、电子定域化函数(ELF)和Mayer键级(MBO)讨论的CnB5(n=1～7)异构体的成键性质。Hückel(4n+2)规则和核独立化学位移(NICS)值揭示C3B5、C4B5和C7B5的基态结构具有π芳香性。VMO、ELF、适应性自然密度分割(ADNDP)和NICS分析揭示了C3B5阳离子的双芳香性。根据势能面的异构化分析，预测CB5和C3B5在热力学和动力学上都是稳定的。 3.在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)水平上，我们对平面BnC2(n=3～8)较低能量结构的几何结构、稳定性、芳香性、成键性质和势能面进行了全面的分析。BnC2(n=3～6)团簇在结构上与纯硼团簇类似。有趣的是，BnC2(n=3～8)团簇随着硼原子数的增多，经历了由多环结构到轮状结构转变的过程。能量分析揭示具有偶数个硼原子的BnC2团簇具有较高的稳定性。价分子轨道(VMO)、电子定域化函数(ELF)和Mayer键级分析揭示BnC2(n=3～8)异构体的成键特征。采用VMO、ELF、ADNDP和NICS分析了B6C2和B8C2团簇的芳香性。B3C2和B5C2的一些异构体具有较高的热力学和动力学稳定性，预计这些结构可在实验室中被检测到。 4.在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)水平上，系统研究了平面BnC3(n=1～9)团簇的结构、热力学稳定性和芳香性。BnC3(n=1～9)团簇的最低能量结构都是封闭环状结构。在BnC3(n=7～9)团簇的较低能量结构中，环内硼配位的结构比碳配位结构在能量上更有利。BnC3(n=1～9)团簇的最低能量结构的平均成键能、成键能增量和能量二次差分值的研究结果表明，团簇B3C3和B6C3比与它们相邻的团簇更稳定。自然键分子轨道分析和核独立化学位移计算证实团簇BC3、B5C3及B6C3均具有π芳香性。