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气体传感器作为广泛应用的传感器,可以将气体特征信息通过特殊手段转化为相应可检测的电学信号特征,从而实现对特定气体的检测。随着人民生活水平的提高和对环境保护的日益重视,人们对各种有毒有害气体的检测,工业废气的监测以及对食品质量的检测提出了更高的要求。甲醛是一种有刺激性气味、无色的有毒气体,几乎存在人类活动的任何地方,甲醛（CH2O）气体的检测对人们的生产和生活具有重要意义。随着石墨烯的成功制备,越来越多的二维材料被成功预测和制备。由于二维材料的高比表面积和优异的电学性能,它们作为敏感材料在半导体气体传感器领域的表现明显优于传统的金属氧化物（MEMS和NEMS器件中的应用）。二维材料作为敏感材料在气体传感器中的应用将会为传感器的性能带来极大的提升。本文的主要研究内容是运用第一性原理计算方法开展多种二维材料气体吸附行为的微观作用机理研究,尤其是针对CH2O检测敏感材料的相关作用机理研究。通过第一性原理计算方法,本文展开了基于单层二维材料penta-BP5多种气体（CH2O、CO、CO2、SO2、O2和NO）吸附行为的研究。文中计算了CH2O、CO、CO2、SO2、O2和NO在penta-BP5表面吸附体系的结构和电学性能参数。计算结果表明CH2O、CO、CO2和SO2在基底的表面吸附行为趋向于物理吸附。研究表明CH2O和SO2吸附于penta-BP5表面时拥有明显的电荷转移,而且基底的电学性能在气体小分子吸附前后发生了明显改变,penta-BP5可以应用于CH2O和SO2的检测。这两种气体在基底表面的吸附行为是物理吸附,吸附后很容易从penta-BP5表面脱吸附,penta-BP5对于这两种气体的检测表现可能比蓝磷烯好。对于O2和NO吸附在penta-BP5表面的吸附行为趋向于化学吸附,表明penta-BP5能够应用于这两种气体的检测或者相关的催化反应。本文还通过第一性原理计算方法,专门展开了CH2O在BN、AlN、GaN、InN、BP和P六种单层二维材料表面吸附机理的研究。本文计算了CH2O在六种基底表面吸附体系的最稳定结构,电荷转移量和电学性能参数。研究结果表明,CH2O在BN、GaN、BP和P表面的吸附行为趋向于物理吸附。通过计算分析吸附体系的能带结构和态密度,发现CH2O吸附前后BN、AlN、GaN、InN和P的电学性能发生了明显的改变。CH2O在GaN表面的吸附行为趋向于物理吸附,而且CH2O和基底间有明显的电荷转移以及最大的吸附能,认为GaN是这六种材料里最适合运用于CH2O检测的。CH2O在AlN和InN表面的吸附行为趋向于化学吸附,并伴随着较大的吸附能和电荷转移量,考虑到化学吸附导致小分子脱吸附困难,单层AlN和InN适合应用于一次性CH2O气体检测或者相关的催化反应。