面对资源短缺和环境污染问题,开发清洁新型能源已迫在眉梢,近些年来,利用太阳能光催化分解水可以产生氢气,成为全世界科学家重点研究的热点问题。随着密度泛函方法的成熟以及精确度的提高,人们越来越多地通过理论计算来预测某些二维材料是否具有光解水的可能性。在本论文中,我们通过第一性原理计算设计了几种新型二维半导体材料,系统地研究了他们的稳定性、电子结构、光学性质以及光解水催化活性。主要内容如下:（1）通过理论计算系统地研究了二维Al XY（X,Y=S,Se,Te）体系。该体系有六种材料,分为两大类。其中一类为具有对称结构的材料,包括Al S,Al Se,Al Te;另一类是具有不对称结构的材料,包括Al SSe,Al STe和Al Se Te。这些二维材料具有很好的动力学稳定性以及可调的电学性质。而且,我们发现Al SSe,Al STe,Al Se Te体系具有很强的偶极矩,可以打破水的氧化还原反应所需的最小能量（1.23 e V）这一限制条件。此外,这些材料具有优异的光学吸收性质,有望成为新型光催化分解水材料。（2）通过计算预测了一种具有蓝磷结构的新型二维半导体材料CX（X=S,Se）。计算结果表明二维CS和CSe材料具有很好的动力学、热力学以及力学稳定性。而且这些CX材料具有合适的带隙,较强的可见光吸收能力以及较高的载流子迁移率,不仅可以充分利用太阳能,而且可以有效地降低电子和空穴的复合率,提高光催化分解水的活性。另外,我们还发现施加应力可以进一步调节CS和CSe材料的电学和光催化性能。因此,这些预测的二维CX半导体材料在光催化分解水领域具有巨大的发展潜能。