近年来,气体传感器在日常生活和工业场景中的应用大大增加。金属氧化物材料作为最传统、研究最广泛的气敏材料,因为工作温度高,以及对大多数气体有普遍好的灵敏度而带来的选择性较差等缺点,已经不能满足人们室温、高灵敏度、高选择性等要求。二维过渡金属二硫化物（Transition Metal Dichalcogenides,TMDs）,因其褶皱结构和大比表面积,可提供丰富的活性位点,并因而展现出的丰富优异性能,在催化、储能等各个领域都受到广泛关注。单层化后的TMDs具有不同于体相的特性,有望满足人们高灵敏度、微型甚至小型气敏传感器的要求。另外,缺陷工程作为材料性能调控的重要方法,往往被用来提升材料的灵敏度和选择性。因此,本文使用密度泛函理论（DFT）方法,以NO2为目标气体,对TMDs材料中有代表性的WSe2单层,包括完美单层和不同缺陷单层的气敏行为进行了探究。同时,探究了不同硒空位浓度WSe2单层上NH3与NO2气体的选择性传感能力。最后,本工作还对WS2单层上NO2的吸附传感行为进行了探索,并与WSe2单层展开对比研究。一,以密度泛函理论为基础,通过大范围取样研究,揭示了NO2在WSe2单层上的取向吸附行为。研究发现,完美单层和三种缺陷单层（硒空位、钨空位以及硒替钨反位缺陷）上,NO2分子都保持了各向异性的取向吸附行为。尽管缺陷出现后,单层的对称性由三角对称降低为两侧对称,但吸附的NO2分子在四种单层上均主要沿着Se-W键和Se-W-Se沟槽两个主要方向延伸。分子动力学模拟很好地再现了这些趋势。这种各向异性吸附行为可归因于WSe2单层的杂原子键和NO2分子本身的极性特性。单层的表面外极化被认为在垂直和取向吸附行为的形成中起关键作用。NO2在四种WSe2单层（完美、硒空位、钨空位以及硒替钨反位缺陷单层）上有合适的吸附能（0.35,0.42,0.95和0.78 e V）和可观的电荷转移量（-0.205、-0.208、-0.164和-0.160 e）,并且随缺陷不同,吸附能和电荷转移量提升程度不同。这些奇妙的发现可能为材料超越想象的广泛应用提供坚实的基础。二,以密度泛函理论为基础,研究了NH3和NO2气体在完美和Se空位WSe2单层上的吸附传感行为,并探究了Se空位浓度对气体传感行为的影响。计算结果表明,完美单层可以实现对NO2和NH3各自的有效传感。不过,在二者的混合气体中,它们的选择性传感因吸附能相近而相互抑制。进一步研究发现,Se空位的出现,不同程度的提升了NH3和NO2的吸附能和电荷转移量,从而为两种气体的选择性传感提供了机会。研究发现,不同的Se空位浓度区间内,单层能够对NO2（空位浓度约＞8.333%）和NH3（空位浓度约2.000～5.556%）分别实现选择性传感。结果表明,WSe2单层是一种缺陷可调的NH3和NO2二维选择性传感材料,并为图案化催化剂设计提供了机会。三,以密度泛函理论为基础,探究了NO2在WS2单层（完美和缺陷单层）上的吸附传感行为,同时与WSe2单层进行了对比研究。研究发现,NO2在四种WS2单层（完美、硫空位、钨空位以及硫替钨反位缺陷单层）上有适当的吸附能（0.28,0.28,1.67和0.90 e V）和电荷转移量（-0.097、-0.125、-0.147和-0.071 e）,以保证NO2能在WS2单层上的有效传感。部分吸附能和电荷转移量比WSe2单层小的原因,可能是阴离子不同导致的材料与气体亲和力的不同。另外,与WSe2单层上相比,NO2在WS2单层上的取向吸附占比较低。可能与WS2单层净电荷和表面外极化较差有关。这一结果对NO2在WSe2单层上表面外极化是实现取向吸附的重要原因这一论断作了进一步确认。同时,为理解WS2和WSe2材料之间的内在差异提供了一种合理的方案。