现代工业和制造业的迅速发展导致自然环境污染加剧,特别是快速发展的能源、化工、汽车等行业释放的气体污染物已对人类健康和生态环境构成威胁,探索研发具有高灵敏度、快速响应、选择性好、稳定性优等特点的新型纳米气敏材料已经成为气敏传感领域的研究热点。最近的研究表明二维类石墨烯BC3和C3N材料因其有较大的比表面积,优良的导电性和优良的化学稳定性等优点,在气敏传感器件、气体吸附、催化还原、储氢性能和燃料电池等领域的潜在应用而受到人们的广泛关注。大量研究结果表明点缺陷的存在可以调节二维类石墨烯BC3和C3N单层与金属原子的相互作用,进一步提高衬底对气体分子的吸附作用。二维MXenes材料性能的相关研究表明其在气敏传感器件、催化还原、能源存储和转化等领域具有巨大的应用潜力。而关于二维层状材料V2CO2中官能团的变化、分子浓度和空气湿度以及层数的变化对其气敏特性的影响研究鲜见报道,尚待进一步深入研究。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了金属原子掺杂的二维BC3和C3N单层的储氢性能及其热稳定性,着重讨论了BC3和C3N纳米片中点缺陷如:碳空位、金属原子掺杂等对体系性能的影响,并结合电子结构进行了分析;此外,还系统研究了不同官能团（O,F,OH）修饰、层数以及气体分子浓度对二维层状V2CO2材料上NH3分子的吸附与释放等气敏特性的影响。论文主要研究结论如下:1.研究了由单个金属原子功能化的纯净和缺陷BC3和C3N单层的储氢性能和热稳定性。发现:金属原子Sc与纯净和缺陷BC3和C3N单层的吸附作用最强,Sc原子作为最佳掺杂剂双面吸附在BC3单层上时达到最大储氢数目,能够吸附18个H2分子（记为18H2@2Sc/BC3）,储氢质量比为7.19 wt%,另外对多个H2吸附在Sc修饰的BC3单层上的解吸温度和热力学稳定性进行了研究,结果表明:由于合适的吸附强度和较好的热稳定性,Sc修饰的BC3单层能够很好的完成氢分子的储存与释放,是一种潜在的H2存储候选材料。2.对NH3,H2O,NO2,N2,CO2和H2分子等常见气体在V2CO2单层上吸附的气敏和输运性质的研究表明:V2CO2单层对NH3分子有高选择性,V2CO2单层的电导率随着NH3分子的吸附而减小,且沿锯齿边方向的电流大小大约是沿扶手椅方向的电流大小的3倍左右,表明V2CO2单层对NH3分子有高灵敏性。其次,分子浓度和空气湿度可以有效地提高V2CO2单层对NH3分子的选择性。此外V2CO2双层对气体分子的选择性降低。由此可见,V2CO2单层对NH3分子有高选择性和高灵敏性,V2CO2单层是室温下作为NH3气体传感器的候选材料。