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在硅团簇中掺杂稀土金属元素不仅可以提高硅团簇的稳定性,还可以表现出磁性等新的性质。稀土金属-硅团簇可以作为新的功能材料的构建单元,在新材料设计领域中有着极为重要的价值。本文采用不同的密度泛函方法,分别系统地研究了稀土金属镨掺杂的硅团簇Pr Sin（n=3–9）及其阴离子和Pr Sin（n=10–21）中性分子的结构和性质。在B3LYP,PBE0和m PW2PLYP水平下结合aug-SEG/ECP基组,对Pr Sin（n=3–9）中性分子及其阴离子的几何结构和性质如绝热电子亲和能,模拟的光电子能谱,稳定性,HOMO-LUMO能隙,电荷转移和磁性进行了详细研究。研究结果表明含有MP2相关函的双杂合m PW2PLYP方法可以准确地预测Pr原子掺杂硅团簇的基态结构和性质,具体结果如下:（1）从n=7开始,Pr Sin（n=3–9）阴离子团簇的基态结构不属于取代结构。中性的基态结构结合一个电子后,基态结构中额外的电子效应非常强烈。Pr Si3-,Pr Si6-和Pr Si8-团簇的基态结构不同于其中性团簇。（2）预测的Pr Sin（n=3–9）的电子亲合能的平均绝对误差仅为0.05 e V。最大误差为0.10 e V。（3）实验的光电子能谱与理论模拟结果一致,表明预测的Pr Sin-（n=4–9）团簇的基态结构是可信的。（4）根据模拟光电子能谱和理论计算的电子亲合能,我们重新分配了PrSi4-的实验光电子能谱,得到了PrSi4-电子亲合能的实验值为2.0±0.1 e V,不是1.6±0.1 e V。（5）计算了从Pr Sin断裂出Pr原子的断裂能。（6）HOMO-LUMO能隙表明掺杂稀土原子能明显提高硅团簇的光化学反应性,但提高的光化学反应性效应不如Eu和Sm原子掺杂在硅团簇中的好。（7）自然布居分析表明中性Pr Sin及其阴离子中（除Pr Si3外）其4f电子参与成键,但Pr原子的磁性没有消失,Pr Sin的大部分磁性由Pr原子提供。在B3LYP和PBE0水平下结合SEG/ECP基组,系统地研究了Pr Sin（n=10–21）中性分子的几何结构和性质。研究结果表明:（1）由Si原子的cc-p VTZ和cc-p VDZ基组进行构型优化后获得的基态结构相同。（2）从n=20开始,Pr Sin基态结构预测为内嵌的笼形结构,即Pr Si20为Pr Sin最小笼型基态结构。（3）稳定性分析的结果表明Pr Si11,Pr Si13,Pr Si16和Pr Si20比其它团簇更稳定,特别是Pr Si20构型。（4）HOMO-LUMO能隙分析表明,在纯Sin（n=10–21）团簇中掺杂Pr原子可提高团簇的光化学敏感性,尤其是Pr Si20结构。（5）电荷转移和磁性分析可以看出,Pr Sin的大部分磁性由Pr原子提供,形成笼形结构时磁性并没有消失。Pr原子的4f电子参与成键,它的一个电子从4f轨道转移到5d轨道。在非笼形团簇中,Pr原子是电子供体;当形成笼形结构时,Pr原子是电子受体。Pr Si20结构中的Pr原子与硅团簇之间的成键性质本质上为离子键,且成键作用非常强。