随着生产力的快速进步,人们对能源需求的不断提高与传统化石能源燃烧过程中产生大量温室气体对环境造成严重破坏的矛盾逐渐凸显,开发绿色可持续能源成为亟需解决的问题。核能以其具有燃料使用效率高、运行过程中释放温室气体少和能源输出受环境影响小等特点成为最具发展潜力的新型能源。寻找高效、安全和可持续性好的核燃料一直是核能研发领域的重要课题。钍基化合物具有储量丰富和燃烧后产生核废料较少等诸多优点,故而成为潜在的新型核燃料。然而,当前对于钍基化合物特性的研究较为匮乏。从传统的铀/钚核燃料的发展过程可以看出,未来钍基核燃料的大规模应用必然建立在对钍基化合物进行广泛而深入研究的基础上。因此,对于钍基化合物物理性质的研究具有非常重要的意义。对于钍化物核材料的研究,通常需要考察钍基化合物包括熔点、硬度、塑性等在内的力学性质等物理特性。由于钍基核燃料通常工作在高温环境中,因而钍基化合物的热输运特性及热膨胀等热学性质也是值得深入研究的内容。同时,核反应过程中会产生高能中子等强辐射,而辐照会使核燃料产生缺陷,因此缺陷对于钍基化合物性能的影响也是钍基核材料研发中需要考虑的重要因素之一。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算的方法,研究了两类钍基化合物,即Th2CN和Th-Si体系四种不同原子比的化合物（包括:ThSi、ThSi2、Th3Si2和Th3Si5）。Th2CN化合物物理特性的研究内容,具体包括:首先,探讨了从常压到100GPa压强区间内Th2CN化合物由压强变化产生的相变,并对常压及高压结构在不同压强范围内的稳定性、相变特性、力学性质、电子结构等物理性质进行了研究。结果表明,常压条件下该化合物存在比已知结构能量更低的相I41/amd及一系列高压结构,即Pbcm、P42/nmc和Pccm结构,这一系列常压及高压结构均为硬质体系并且各个结构均呈现金属特性。随着压强的增加,Th2CN化合物的熔点不断升高。其次,对Th2CN化合物常压结构的热输运特性（包括晶格热导率和电子热导率）进行了研究,通过与ThC和ThN化合物热导率的对比,发现了Th2CN化合物的热导率在300至900 K范围内高于ThC化合物的热导率但低于ThN化合物的热导率。并且,计算了Th2CN化合物的热容量等表征热学性质的物理量。最后,对于Th2CN化合物的点缺陷进行了研究,包括:空位缺陷、间隙缺陷、反位缺陷、Frenkel缺陷和Schottky缺陷,结果表明Th2CN化合物中最可能存在由N原子替代C原子而构成的反位缺陷,并且该反位缺陷并没有显著影响体系中原子周围电子的分布。Th-Si体系四种不同原子比化合物物理特性的研究内容,包括:首先,探讨了从常压到200 GPa压强区间内Th-Si体系四种不同原子比化合物由压强变化引起的相变,并对Th-Si体系的常压及高压结构的稳定性、弹性性质、熔点和硬度、电子结构和成键特性等物理性质进行了考察。结果表明,该体系化合物的常压及高压相均呈现金属特性,体系中Si原子之间形成共价键,ThSi化合物的高压相I4/mmm和Th3Si5化合物的常压结构P62m相为硬质体系。本文对Th-Si体系常压结构熔点的计算结果与实验数据相符。其次,对ThSi和ThSi2化合物在常压条件下的热输运特性进行了研究（包括晶格热导率和电子热导率）,并且对这两种化合物的热容量等热学性质进行了计算。结果表明,ThSi2化合物的晶格热导率要远小于ThSi化合物的晶格热导率。这两种化合物的电子热导率随温度的增加而线性增大。最后,对于ThSi和ThSi2化合物的点缺陷进行了研究,包括:空位缺陷、间隙缺陷、反位缺陷、Frenkel缺陷和Schottky缺陷,结果表明ThSi化合物最易形成Si原子间隙缺陷,并且Si缺陷原子会与其相邻的Si原子构成共价键,同时增强了缺陷Si原子与其附近Th原子之间的相互作用;ThSi2化合物最容易形成Si原子空位缺陷,这一结果与实验现象吻合。并且,Si原子的缺失对ThSi2化合物体系中其它原子周围的电子分布影响较小。本论文基于第一性原理计算的方法获得了多种钍基化合物的结构、物性及缺陷等基本性质,丰富了钍基化合物的研究内容,为钍基化合物的后续研究奠定了理论基础。