近年来MoS₂在有毒气体传感器和储氢材料领域得到了关注,而这两个领域从根本上来说都属于气体吸附。本文应用第一性原理对单层MoS₂分别进行了Al、Si、P、N原子的替位式掺杂来探究其对NO₂、NH₃和H₂三种气体分子的吸附性能。另外,本文也制备了N掺杂MoS₂纳米片。本文采用广义梯度近似方法,以4×4×1的单层MoS₂超晶胞为研究对象,研究了掺杂MoS₂对NO₂和NH₃气体分子的吸附。对于原始单层MoS₂,其吸附能和电荷转移量较小,吸附效果不明显。当对单层MoS₂在S原子处进行Al、Si、P、N单个原子掺杂后,掺杂的MoS₂气体吸附能力增强,吸附能明显增大,电荷转移量增大,这是因为掺杂原子是气体分子与单层MoS₂电荷转移的纽带和桥梁。在四种掺杂体系中,Si掺杂的MoS₂吸附效果最好,NO₂和NH₃分子在Si掺杂MoS₂上的吸附能分别为-2.588和-2.156eV,电荷转移量分别为0.52和0.23个电子。采用局域密度近似的方法,以3×3×1的单层MoS₂超晶胞为研究对象,对H₂分子的吸附进行了研究。掺杂的MoS₂较未掺杂的MoS₂的吸附特性有很大的改善。当H₂吸附在Si掺杂的MoS₂上时,其吸附能为-0.420eV,当十个H₂分子吸附在Si掺杂的MoS₂上时,其吸附能为-0.2eV/H₂,吸附H₂浓度达到了1.37wt%,在储氢领域具有较大的发展前景。本文利用水热法和溶胶凝胶法制备了MoS₂纳米花和N掺杂MoS₂纳米片。制备出的MoS₂纳米花拥有特殊的花瓣结构,并且分散性好,比表面积大,活性位置多。无论是MoS₂纳米花还是N掺杂MoS₂纳米片,都可以清晰地看到它的层状结构。对于N掺杂MoS₂纳米片,X射线光电子能谱分析的结果表明了N-Mo键的存在,实现了N原子的替位式掺杂,为S原子处替位式掺杂理论和应用研究进行了实验铺垫。