随着世界能源危机和环境污染问题日益严重,清洁能源和可再生能源的研究开发具有重大的意义。氢能被认为是未来人类重要的清洁能源来源之一。利用光催化剂水解制氢方式更为环保,并且可持续利用。然而目前半导体光催化水解制氢效率仍然较低,主要存在对光的吸收利用率低、带边位置与光解水所需的带边位置不匹配,以及电子空穴复合率过高等因素。掺杂是一种改善半导体能带结构的有效方式。基于密度泛函理论的第一性原理计算能够系统地从理论进行设计,调控半导体能带结构。本论文中采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,通过单掺杂和共掺杂对光催化半导体C₂N和WO₃的能带结构进行调控,以期提高其可见光吸收范围、调控导带和价带边位置、降低电子空穴复合率,从而提高体系光催化制氢效率。首先我们讨论了Si,Ge,B,O,S原子单掺杂对单层C₂N的能带结构的影响,发现这些元素的掺杂虽然能够减小带隙,但其对C₂N平坦的导带底的改善不明显。并且B,O,S掺杂时,产生了杂质带,这种杂质带容易形成载流子复合中心。由于单原子掺杂时,容易形成局域的杂质能级,我们设计了电荷补偿的非金属B,O原子和B,S原子共掺杂来调节二维半导体材料C₂N带边位置以及光吸收性能等。研究发现共掺杂不仅改善了带边位置,而且能够有效的减少载流子的有效质量,有利于提高半导体内部光生载流子的迁移。并且与未掺杂时相比,价带顶和导带底电荷在空间上的分离,有利于减少电子空穴对的复合。进一步的态密度和电荷转移分析发现,杂质原子和基底存在着较强的杂化,导致了导带边的下移和价带边的上移。WO₃也是一种具有潜力的光催化剂。但由于其带隙过大,不利于可见光的吸收。实验显示WO₃的导带边比氢的还原势能低0.4e V,从而限制了其产氢能力。本文中设计了C,F,Nb原子来对其进行单掺杂,发现C,F原子单掺杂均能够减小带隙,调节其导带边位置。Nb原子的掺杂使导带边有了一定的提高,但同时使其价带边上升过多。Nb,F共掺杂时能有效的减小带隙和提高带边值,更有利于光解水。我们的研究能够为设计、制备高效的光催化半导体提供理论指导作用。