2004年,通过机械剥离方法制成的石墨烯材料把二维材料的大门向世人展开。同时也打破了具有二维结构材料在有限温度下无法稳定存在这条理论的禁锢。随后大量新型二维材料,如过渡族金属氮化物及碳化物（MXenes）,六方氮化硼,过渡金属二卤化物（TMDs）,硅酮等相继出现。特别的在2011年被发现了的二维过渡金属碳化物或碳氮化物（MXenes）不仅在形貌上与具有高比表面积的Graphene相似,同时还具有可控改变的表面官能团结构和差异化的化学组成形式等,因此具有良好性能的MXenes材料可应运用于储能、吸附、电化学等新能源领域。然而独立的二维材料结构在现实的应用中通常受到各种不利的限制,研究者们尝试使用两种或多种此类材料通过层间的范德华力来构造范德瓦尔斯异质结构,通过不同材料之间形成的界面效应来改进材料的性质,从而好地实现其应用价值。本文通过第一性原理,研究了选定MXenes材料及其异质结物理性质,归纳总结如下:（1）一些本征态MXenes材料具有优异的导电性和对于金属粒子稳定吸附特性。为了进一步探究其作为能量存储材料的性能,我们选择二维Ti₂C材料以及具有同样表面结构的Ti O₂,Ti Cl₂等二维材料,通过利用第一性原理计算对比研究其作为电极材料对锂离子的吸附作用。详细讨论了,Li⁺离子在单层表面最佳吸附位点,通过NEB（nudge elastic band）的方法研究了锂原子的扩散路径。在计算结果中Ti₂C,Ti O₂二维材料锂离子有超高的理论容量,这归结于其较大的比表面积和表面吸附位点,快速的锂扩散速率,优良电子电导率和较低的工作电压,是有前途的LIB负极材料。（2）通过第一性原理计算,我们将TMDs、二维硫族化物、MXenes材料等进行异质结的构建,探索了其基本物理性质,以及作为光催化剂的性能。TMDs材料以及二维层状硫化物的物理性质与结构形态息息相关,不同厚度及温度下表现的物理性质是不同的。对晶格常数以及对称点K点相同的Mo X₂-WX₂系列的异质结的探究表明,VBM和CBM的整体变化趋势与晶格常数的上升趋势相同。Mo S₂、WS₂和Sn S₂等共S元素材料所相互构成的异质结在能带对齐的角度表现为出II型对齐。MXenes材料不同制备方式导致表面存在空间分布不均匀的官能团,在表面覆盖的诸多官能团中与-O的结合能拥有最大的热稳定性。我们构建Mo S₂/Ti₃C₂O₂异质结来加强单层的Mo S₂作为光催化剂的稳定性,同时也避免了光污染对材料的影响。我们通过第一性原理计算对新型MXenes材料及其异质结的基本物理性质进行了进一步探索,发现在储能,光催化领域有着广泛的应用。通过这些研究希望能促进MXenes家族材料在其性质方面有更多的突破性研究。