2004年,Geim等人在实验中成功制得了石墨烯,随之而来的便是世界范围内对二维无机纳米材料的研究热潮。在实验中已制备了许多新型的二维材料。然而在实验研究中一些具体问题现在还难以解决,例如许多结构还难以大尺寸地制备,一些材料的物理化学性质难以测定,一些预想中的材料还未制得,为了解决这些问题,应用理论计算的方法研究纳米材料的结构与性能是十分必要的。同时,理论计算方法还能给出材料物性的内在原理,从而更加深刻地了解与探索材料的性质与性能。本文则应用密度泛函理论方法对一些二维无机纳米结构的物理化学性质进行了深入研究。g-C3N3材料是一种类石墨烯的二维CN材料,拥有天然的纳米孔。H2在穿过这种纳米孔时的能垒远低于CO、N2与CH4等三种气体穿过g-C3N3膜时的能垒。说明g-C3N3对于H2是具有选择性的。相对于传统的C或si分离膜,g-C3N3具有较高的H2纯化效率。与此同时,g-C3N3的纳米孔上没有悬挂键,在应用于氢气纯化时不易被毒化。过渡金属二硫属化物(TMD,包括MoS2、WS2、MoSe2和WSe2)纳米片和MXene纳米片(Sc2CF2)是近年来的热点明星材料。当利用范德华力把二者组合为TMD-Sc2CF2复合材料时,能带间隙平均降低了大约1.0eV。同时,随着拉伸或压缩,复合材料的能带间隙会降低或升高。总之,通过组合成双层结构,可以获得能带可调的半导体复合材料,并可能用于电子器件设计实验最近合成出来了SnSe单层纳米片。SnSe单层纳米片是间接带隙半导体材料,在可见光范围具有明显的吸收峰。所以SnSe单层纳米片可能作为光电材料。随着拉伸或压缩,SnSe单层的能带间隙会升高或降低,并可能用于电子器件设计。锗烯是C族类石墨烯单层材料。Li原子在锗烯表面有很强的吸附作用,然而Li在锗烯表面迁移时,其需要的能量则很低,说明锗烯具有良好的储锂能力,是一种潜在的锂离子电池负极材料。然而其理论容量与石墨类似。