自石墨烯被成功制备以来,二维纳米材料因具有丰富多样的化学和物理性质,在器件、能源、医药以及催化等领域具有极其重要的潜在应用价值。碳原子存在着sp、sp~2和sp~3三种不同的杂化态,因此可以构建出如富勒烯、石墨炔等多种多样的结构,其中最近基于第一性原理预测的二维C568,因其独特的结构形式被广泛研究,二维单层C568是由碳元素组成的具有五、六和八环结构的半导体材料,弥补了石墨烯零带隙特征的缺陷,进一步扩展了碳材料成员的应用。本文基于第一性原理计算,对单层C568以及B、P掺杂的单层C568从力学,电子结构进行了系统的研究,随后进一步研究了单层C568作为锂电池负极材料的潜在应用。具体如下:首先研究了单层C568以及B原子和P原子掺杂后的稳定性,进一步计算单层C568以及B原子和P原子掺杂后的力学性能,通过能量与应变关系拟合获得它们的刚度系数、杨氏模量、泊松比等力学参数。研究结果表明,B原子和P原子掺杂显著影响单层C568的力学性能,其中B掺杂会使得单层C568的杨氏模量降低,而P掺杂会使得单层C568的杨氏模量增大。其次研究了应变调控对B、P原子掺杂C568电子能带结构的影响。结果表明,单层C568是带隙值为1.05 e V的间接带隙半导体,且B、P原子掺杂能显著提升单层C568的导电性能。在施加拉伸应变情况下,单层C568的带隙值都随应变的增加而减小,B原子掺杂的结构会随应变的增加导致其从半导体转变为金属。在压缩应变的条件下纯净和B掺杂的单层C568的带隙值都随应变增大而增大,其中在单轴应变值为-4%时纯净单层C568由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体且此时达到最大带隙值,而B掺杂的结构在双轴应变为-8%的时候也会发生这种转变。此外,对P掺杂的结构而言,应变效应对其电子性质的影响则不明显,不管何种应变,P掺杂C568依然保持金属的性质。作为锂电池电极材料,储锂性能、充放电性能和稳定性是及其重要的参数。首先对单层C568的结构进行优化后,研究单个锂原子可能的稳定吸附位,通过确定吸附位进一步研究差分电荷密度分布,从而得到电子转移的情况。其次,通过研究锂离子扩散和最大储锂容量,得到锂离子在二维单层C568单层中最有利的扩散路径具有0.42e V相对较低的扩散势垒,当被用作锂离子负极材料时确保了快速的充放电性能并且理论容量高达1373.3 m Ahg-1,远高于以往报道的大多数二维电极材料。通过从头分子动力学计算,最大锂吸附数量时也能很好的保持稳定性。说明单层C568在电池负极方面具有潜在的应用价值。