石墨烯是由碳原子之间sp2轨道杂化形成的二维晶格,它蜂巢状的六边形结构是构成其他重要同素异形体基本模块。通过堆叠组成三维度晶格的石墨,或者卷曲起来形成管状结构即一维的纳米级碳管,亦或者直接包裹成球状结构以形成零维度的富勒烯。由于石墨烯表面的π-π共轭效应,使其具备了独特的热力学、机械和电子性质,长久以来都被许多理论研究所关注,在许多领域更是有着重要的应用价值。对于石墨烯深入的研究还要涉及其另一个具体的分支—氧化石墨烯。氧化石墨烯通常被作为用来制备石墨烯的前驱体,采用化学方法处理石墨得到氧化石墨,经过分离得到单层结构即为氧化石墨烯,其表面存在各种含氧基团,如,羟基、羧基、环氧基等,许多氧化石墨烯的性质都与这些含氧基团有关。此外,目前关于氧化石墨烯的精确原子结构尚不明确,尤其是通过化学方法修饰功能氧化石墨烯表面方法种类繁多,因此具备很高科学探索价值。本论文采用密度泛函理论DFT方法对有限尺寸石墨烯和氧化石墨烯及它的吸附体系电子结构性质、吸附性质开展理论计算和分析,使它在纳米电子元件制备方面,创新型纳米传感器方面以及其他相关领域的应用给予了理论性的指导和预测。第一章绪论,本章详述了石墨烯材料的存在、应用及研究方法,阐述了石墨烯材料的产生和发展,介绍了石墨烯材料的力学、电学、热学等相关性质,同时,还介绍了氧化石墨烯的组成结构、材料性质和应用领域。第二章计算化学基础理论和方法,本章节论述了量子化学的产生和未来发展方向,薛定谔方程的演变,简要的描述了密度泛函理论的提出、发展经历和应用领域,尤其是对密度泛函理论在研究碳基新型材料性质方面的拓展。第三章石墨烯结构性质的密度泛函理论研究,本章我们探究了有限制量子尺寸大小的石墨烯纳米薄片几何结构,随着碳原子个数的不断增加,石墨烯有限性的尺寸的增大,电子能量带隙值逐渐缩小,电荷密度的分布逐渐集中在纳米薄片的边缘,表现出了石墨烯材料的半导体性质和金属性质。第四章石墨烯、氧化石墨烯纳米薄片与苯酚类衍生分子间相互作用,本章我们重点研究了以有限尺寸石墨烯和氧化石墨烯纳米结构作为基底,与六种不同配位结构的苯酚类分子相互之间的作用关系。研究发现,石墨烯纳米薄片与苯酚分子之间产生π-π共轭相互作用力,而氧化石墨烯纳米薄片与苯酚衍生分子之间则是受氢键作用相互影响。此外,通过对结合能的对比发现,氧化石墨烯吸附苯酚分子的吸附能强于石墨烯。第五章不同官能团修饰的氧化石墨烯纳米片与苯酚类衍生分子间相互作用,本章我们研究了三种官能团羧基、羟基和环氧基分别修饰在氧化石墨烯纳米薄片表面,与不同配位的苯酚分子相互作用。研究发现,不同官能团修饰功能化的石墨烯片,比石墨烯片的能隙值略小,比氧化石墨烯片的能隙大。羟基、环氧基修饰的氧化石墨烯与苯酚衍生分子相互作用,分子不同配位伴随着相应结合能量的改变,结合能大小随配位间位>邻位>对位。