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采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了不同非金属原子（N、Si、P和B）共同掺杂石墨烯体系（D-GN4）的电子结构和表面活性。研究发现:单个Si和B原子分别掺杂的GN4结构具有极高的稳定性（>7.0 eV）,失去电荷的掺杂原子显正电性将有助于调控气体分子的稳定性;单个O2分子在P-GN4表面的吸附性较弱,而在Si-GN4和B-GN4衬底的吸附性较强表现出高的灵敏性;吸附的O2分子能够有效地调控D-GN4体系的电子结构和磁性变化。该研究为设计新型的自旋电子器件或气体传感器提供重要参考。