石墨烯的发现掀起了二维纳米材料的研究热潮。经过十几年的探索与研究,二维纳米材料受到了越来越多的科研工作者的广泛关注。相比于体相材料,它们具有独特的几何构型和优异而新颖的性能,在电子/光电子、能量存储和能源利用等领域都有着潜在的应用价值。在本论文中,首先在绪论中介绍了有关纳电子学理论的发展进程与纳米材料,其中重点介绍了二维纳米材料的进展。其次在第二章介绍了相关的理论基础和计算方法。最后在第三章到五章,介绍了理论预测的三种二维纳米材料的结构,并且探究了它们的光电性质。研究的主要内容为:（1）继石墨烯之后,以磷烯为代表的V族元素组成的二维纳米材料陆续被发现。根据等电子体原理,我们设计了黑磷烯的等电子体结构α-CS,并且从能量、热力学和动力学三个方面验证该结构的稳定性。α-CS是间接带隙半导体,禁带宽度为1.96 eV。此外,在中性水溶液中（pH=7）,α-CS结构的导带底和价带顶位置跨越了水的氧化还原电位,是一个潜在的二维光催化材料。（2）通过机械剥离的方法从石墨中可以分离出石墨烯,受此启发,我们搜索到具有二维层状结构的SnP₃。第一性原理计算结果表明二维单层SnP₃是可以稳定存在的结构。单层SnP₃是一个间接带隙（0.68 eV）半导体,在紫外和可见光的范围内表现出良好的光吸收性能。在外部施加应力的情况下,SnP₃可实现由间接带隙半导体-直接带隙半导体-金属的转变,这在设计灵敏型半导体器件方面有很好应用前景。（3）我们预测由体相GeI₂可分离出单层材料。结合声子谱、结合能、热力学和动力学计算可证实单层GeI₂具有良好的稳定性。GeI₂是一个宽带隙半导体,其带隙值为2.59 eV,在蓝光和紫外光区域内的有很好的吸收能力。通过H原子在其单面修饰,GeI₂实现了由非磁性半导体到铁磁性半金属的转变,这拓宽了它在自旋电子应用领域的前景。