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2004年,石墨烯的诞生,打破了“热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在”的经典理论。二维材料优异的物理化学性质,掀起了一股研究热潮。任何材料的存在和制备,被证明都存在一定的缺陷和杂质,这些缺陷和杂质一定程度影响着材料的性质。如何有效利用这些缺陷和杂质,使其向着有利的方向发展,拓宽新材料在元器件上的应用,变得越来越受关注。本文主要采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对类石墨烯Ti4N3单层MXene纳米片中的原子空位缺陷、交换无序Frenkel型缺陷和过渡金属原子Z（Z=Sc,V,Zr）的掺杂进行了系统研究。具体工作如下:（1）研究了类石墨烯Ti4N3单层MXene纳米片,在自旋极化情况下对其几何结构进行了优化,对其物理性能进行了计算。结果表明,Ti4N3纳米片具有六角晶格结构,N原子位于扭曲的八面体里;该纳米片具有固有磁距,主要源于表层Ti原子的自旋极化d电子;本文的计算结果与查询的实验数据较好吻合。然后,对相关物理性能的微观机制进行了分析。（2）计算了类石墨烯Ti4N3单层MXene纳米片单空位缺陷及交换无序Frenkel型缺陷效应。通过所计算的结合能和形成能,表层Ti和次表层N原子空位缺陷对应的结构均稳定,但前者比后者对应的结合能和形成能更低,因此实验上更容易出现Ti原子单空位缺陷;Ti4N3纳米片中的两种原子空位缺陷（Ti和N空位缺陷）都能增强材料的磁性。交换原子无序时,交换后的Ti-N表面无序不稳定,并将演化为Frenkel型缺陷;在Frenkel型缺陷系统中,由于表层Ti原子与外部N原子间的间接磁交换作用增强,导致了总磁矩减小,相应的纳米片为高自旋极化材料,自旋极化率高达70%。（3）计算了过渡金属Z（Z=Sc,V,Zr）掺杂类石墨烯Ti4N3单层MXene纳米片的物理性能。结果表明,所有掺杂体系结构均稳定,磁性较强,主要来源于表层Z和Ti原子间的定向磁交换;特别是在掺杂Ti4N3-Sc体系中,保留了较高的自旋极化率,表明该掺杂体系在自旋电子学中极具应用潜力。