二维黑磷（又称黑磷烯,Phosphorene）作为继石墨烯后的又一种新型二维材料,具有优异的磁学、光学、电学、热学和力学特性。自2014年被成功制备以来,国内外开展了对黑磷烯的各种研究。研究发现黑磷烯是一种直接带隙并且带隙随原子层数和外部条件而改变的半导体,它具有较高的载流子迁移率和高的开关比,这使得黑磷烯在场效应晶体管应用方面具有巨大的潜力。更重要的是作为一种二维材料,极大的表面积体积比使黑磷烯在气体的吸附和探测方面具有天然的优势。本文利用基于密度泛函理论的VASP（Vienna Ab-initio Software Package）对二氯甲烷（Dichloromethane,CH₂Cl₂）、硫基（H₂S、SO₂、SO₃）和氮基气体（NO、NO₂、NH₃）分子在黑磷烯上的吸附特性进行了第一性原理研究。重点研究了金属修饰的黑磷烯对CH₂Cl₂分子的吸附和解离以及各种金属原子修饰对硫基和氮基气体分子吸附特性的影响。本文的主要研究内容和所取得的研究结果如下:（1）首先对CH₂Cl₂分子在单层纯黑磷烯上的吸附进行了研究,研究表明CH₂Cl₂的吸附不改变黑磷烯的电子结构,CH₂Cl₂的吸附能为0.318eV。然后利用金属原子（Fe、Ni、Pd、Pt）对黑磷烯进行了修饰,并且将CH₂Cl₂分子吸附在这些金属修饰的黑磷烯上,发现金属修饰明显提高了黑磷烯对CH₂Cl₂的吸附强度。特别是金属Fe修饰的黑磷烯对CH₂Cl₂分子的吸附能高达1.034eV。基于态密度和差分电荷密度,我们详细分析了金属修饰黑磷烯与CH₂Cl₂分子之间相互作用的内在机制。CH₂Cl₂分子电子态与金属原子电子态之间有较强的耦合作用,因此对黑磷烯进行金属修饰可以有效提高对CH₂Cl₂分子的吸附强度。最后,基于CH₂Cl₂分子在金属修饰黑磷烯上的稳定吸附体系,我们利用CI-NEB方法搜索了CH₂Cl₂?CH₂Cl+Cl的解离过渡态,并计算了解离势垒,研究发现CH₂Cl₂在四种金属修饰黑磷烯上的解离都为放热过程,特别是在Fe修饰的黑磷烯上,解离势垒只有0.648eV,这一过程能在室温下迅速发生,因此金属Fe修饰的黑磷烯可以用来祛除和解离CH₂Cl₂气体。（2）我们研究了硫基气体分子（H₂S、SO₂、SO₃）在金属修饰黑磷烯上的吸附特性。考虑到金属原子在黑磷烯表面生长的形貌问题,我们要求所有修饰原子在黑磷烯上的吸附能要大于其自身的内聚能,这样才能避免金属原子在黑磷烯表面发生团簇。经过计算发现满足这个标准的金属原子只有11种,分别是碱金属（Li、Na、K、Rb、Cs）、碱土金属（Ca、Sr、Ba）、过渡金属（Ni、La）和后过渡金属Tl。基于上述11种原子修饰的黑磷烯研究了硫基气体分子的吸附特性。除了Tl修饰黑磷烯对H₂S的吸附能没有提高外,金属修饰对三种硫基气体分子在黑磷烯上的吸附能都有一定程度的提高。特别是H₂S在Ni修饰黑磷烯上的吸附能达到1.131eV,而SO₂和SO₃分子在La修饰黑磷烯上的吸附能分别为2.891和4.609eV。此外,通过分析吸附体系的能带结构和态密度,我们发现H₂S的吸附对金属修饰黑磷烯的电子结构几乎没有影响,而SO₂和SO₃吸附后金属修饰黑磷烯的电子结构和磁性状态发生了一些有趣的变化。例如bP-Ca、bP-Sr和bP-La体系在SO₂吸附后经历了半导体到金属的转变。对于SO₃吸附情况,bP-Li、bP-Na、bP-Ba和bP-Tl体系经历了金属到半导体的转变,而bP-La经历了半导体到金属的转变。此外,在吸附SO₂和SO₃后bP-La的磁性消失。因此,金属修饰的黑磷烯有望应用于SO₂和SO₃的传感和探测。（3）基于上面的11种金属修饰,我们继续研究了氮基气体分子（NO、NO₂、NH₃）在金属修饰黑磷烯上的吸附特性。经过计算我们发现除了Tl修饰黑磷烯对NO的吸附能没有提高外,金属修饰对三种氮基气体分子在黑磷烯上的吸附能都有一定程度提高。特别是NH₃分子在Ni修饰黑磷烯上的吸附能达到1.305eV,NO和NO₂分子在La修饰黑磷烯上的吸附能分别为2.475和3.734eV。此外,通过分析吸附体系的能带结构和态密度,我们发现NH₃的吸附对金属修饰黑磷烯的电子结构几乎没有影响,然而NO和NO₂吸附后金属修饰黑磷烯的电子结构和磁性状态发生了一些有趣的变化。例如,除了bP-La之外,修饰衬底在NO吸附后经历了非磁性到磁性的转变,并且bP-Ca、bP-Sr和bP-La经历半导体到金属的转变。类似地,在NO₂吸附后bP-La体系的磁性消失。此外,bP-Li、bP-Na和bP-Tl经历了金属到半导体转变,而bP-Ca和bP-Sr经历了半导体到金属的转变。因此,金属修饰的黑磷烯有望应用于NO和NO₂的传感和探测。