受石墨烯热潮的刺激,大量的二维纳米材料被逐渐发掘并应用于纳米电子器件和能量存储与转换领域。在二维结构中,由于电子在二维空间的运动受到限制,该二维特性使其获得了前所未有的理化性质。硅（Si）作为碳的同族元素,诸多二维Si基材料也因具有许多有趣的电子特性而备受关注。尽管二维Si基材料的电子性能出色,但在光催化领域的研究和应用相对较少。本文基于第一性原理计算方法,主要研究了以二维Si基材料为核心的新型复合材料的光催化性能,从最基本的二维Si基材料硅烯开始,到硅烯衍生物硅烷（Si H）,再到最近刚被发现的非层间剥离的二维Si基材料Mo Si2N4,旨在揭示二维Si基复合材料在新能源材料领域的潜在应用价值。主要内容如下:（1）研究了硅烯/Ce O2（111）共价键异质结和范德华异质结两种复合体系。硅烯/Ce O2（111）复合材料可以通过共价键和范德华作用力连接形成不同的异质结体系。其中,共价键异质结是带隙为1.97 e V的II型异质结,具有良好的氧化还原性能和较好的可见光响应能力,是一种很有前途的分解水产氢光催化剂。在范德华异质结中,硅烯的狄拉克锥可以在Ce O2（111）半导体衬底上保持并打开至0.43 e V,可以作为理想的硅基电子器件材料。这些优良的结果表明硅烯/Ce O2（111）复合材料在纳米电子和能源转换器件领域有广阔的应用前景。（2）研究了Si H/Ce O2（111）范德华异质结复合材料,其晶格失配率小于1%。通过分子动力学模拟和声子色散计算表明Si H/Ce O2（111）异质结具有足够的稳定性。能带结构分析表明Si H/Ce O2（111）属于II型异质结,展现出良好的光激发电子-空穴对分离能力。同时在异质结界面相互作用下,异质结界面形成了电子和空穴聚集区,这大大提升了其光催化活性。此外,Si H/Ce O2（111）异质结具有良好的可见光响应和氧化还原性能进一步证明这是一种很有潜力的光催化剂。（3）研究了C2N/Mo Si2N4复合材料,以进一步激发和改善Mo Si2N4在光催化水分解制氢领域的应用潜能。计算表明,Mo Si2N4可作为一种良好的改性材料,与C2N结合形成了高效的II型范德华异质结光催化剂。C2N/Mo Si2N4异质结除具有优异的界面电子性能外,其大的层间净电荷转移和良好的可见光响应为其出色的光催化活性奠定了基础。此外,C2N/Mo Si2N4异质结不仅可以很好地满足水分解的电位要求,而且它的氧化和还原反应之间还可以保持微妙的动态平衡,进一步加速了光催化水分解的整体进程。更重要的是通过吉布斯自由能计算发现C2N/Mo Si2N4异质结有比C2N单层更优异的析氢活性。可见,C2N/Mo Si2N4异质结在光催化水分解制氢领域展现出巨大的应用潜力。（4）研究了一系列二维Z型范德华异质结系统,包括Mo Si2N4/Mo Si2N4、WSi2N4/WSi2N4和Mo Si2N4/WSi2N4。Z型系统因其高效的分离电子和空穴的能力而受到了广泛的关注。计算结果表明,由于层间的不等价结构导致内建电势的定向形成,从而驱动层间净电荷的定向转移,大大提高了它们的催化活性。此外,它们都满足了p H=0-7范围内水分解的氧化还原电位要求,这表明它们是非常有潜力的分解水光催化剂。更有趣的是,它们还具有良好的滑移铁电性,通过层间滑动可以获得相反的内建电势,有望应用于未来的纳米发电机领域。