自从2004年物理学家海姆和诺沃肖洛夫在科学杂志发表了关于石墨烯被成功制备出来的文章之后,石墨烯便吸引了全球许许多多科学界人士的关注。由于它独特的几何结构和应用性质,包括高比表面积、优秀的电热传导性、高强度的机械特质等,石墨烯已经被认为是具有巨大应用潜力的新型材料之一。就目前而言,石墨烯在应用方面的前景非常广阔,涉及纳电子器件、太阳能电池技术、基因电子测序技术、气敏传感器等领域。其中,以石墨烯为基底的纳米材料被广泛应用于各种类型的传感设备,这不仅是由于它的二维薄膜状结构可以使薄膜表面与被吸附物之间的相互作用最大化,而且还会引起其导电性产生显著的变化。另外,为了提高石墨烯吸附气体分子以及其它电子结构的感应性,对石墨烯基底构造缺陷和进行非碳元素掺杂的方法也广泛应用于科学实验和理论研究。在这篇文章中,我们主要通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,借助从头分子动力学计算的Vienna ab-initio (VASP)软件包,针对掺杂石墨烯吸附氯气、掺杂石墨烯吸附甲醛和SW缺陷铝掺杂石墨烯吸附二氧化硫这三种主要的气体吸附模型,分别研究了它们的结构稳定性和吸附对结构导电性能和磁性能的敏感度。得到的结论如下：(1)原始石墨烯和硼掺杂石墨烯对氯气的吸附为相互作用较弱的物理吸附,且吸附氯气几乎没有产生电磁感应性。而研究的掺杂石墨烯对氯气的吸附多数为相互作用较强的化学吸附,除了硼掺杂,其中钛掺杂的石墨烯和金掺杂的石墨烯对氯气的吸附作用最强,感应性也最好。钛掺杂的石墨烯可以通过检测其导电性的变化来探测氯气,金掺杂的石墨烯可以通过检测其导电性和磁性的变化来探测氯气。(2)硼和氮掺杂的石墨烯不会使石墨烯表面发生明显的弯曲,对甲醛的吸附为相互作用较弱的物理吸附,且吸附甲醛几乎没有产生感应性。而其余研究的掺杂石墨烯中,铝和锰掺杂的石墨烯对甲醛产生的化学吸附作用最强,感应性也最好。铝掺杂的石墨烯可以通过检测其导电性的变化来探测甲醛气体,锰掺杂的石墨烯可以通过检测其磁性的变化来探测甲醛。(3)对于二氧化硫,SW缺陷石墨烯、原始石墨烯、铝掺杂石墨烯和SW缺陷下铝掺杂石墨烯的吸附能力依次增大。其中,前两者对二氧化硫的吸附为相互作用较弱的物理吸附且几乎没有产生感应性,后两者对二氧化硫的吸附为相互作用较强的化学吸附且有产生明显感应性。而相比之下,SW缺陷下铝掺杂石墨烯比铝掺杂石墨烯对二氧化硫感应性更好。因此,通过检测其导电性和磁性的变化,Sw缺陷下铝掺杂的石墨烯基底材料更适合用来探测二氧化硫气体。