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随着超级计算机计算能力的持续提升和第一性原理计算方法的不断完善,计算化学已逐渐成为研究和探索材料科学的主要方法之一。相比于传统实验研究方法,量化计算方法有以下优势:（1）实验较难精细测量原子尺度的现象、变化规律和微观机理,计算方法可以从原子尺度模拟分析材料的本征特性和物理化学变化过程;（2）随着计算能力不断提升,计算方法相比于实验方法,可以实现更加快速、低成本、大范围的材料筛选和设计;（3）计算研究方法可以特定物理化学特性为目标,针对性的开展元素设计和结构调控,能够实现有的放矢的材料设计。本论文通过对二维材料石墨烯进行有规律的硼和氮掺杂设计得到两种较为稳定的BC2N单层材料,两者虽然都是由B-C-N六边环构成,但是不同的原子排列和成键特性使得其光电特性变得不同。另外,通过考虑氧和水的AIMD计算,两种BC2N二维材料在高温大气环境中都具有较好的热稳定性。二维BC2N材料具有合适的带隙,可用于可见光驱动的光催化应用,并具有显著的光激活电子还原能力,可能用于还原重金属离子或光降解其他污染物。此外,光诱导电子和空穴在BC2N单分子层中的载流子迁移率可以达到2.04×106 cm2 V-1 s-1,并且它们可以与大部分常用的二维材料相媲美甚至更为优异。我们的计算结果为具有明显稳定性的含硼二维材料的理论设计和进一步探索这些材料在光催化过程中的实际应用提供一定的指导,值得后续实验研究的研究和验证。基于实验制备的BCN二维材料,我们在原子尺度构建了两种二维BCN材料结构,即BCN-New和BCN-H结构。BCN-NEW结构是由B-C-N六边环组成,电子均匀地分布在分子结构内部,其热稳定性和动力学稳定性十分优异,声子谱最高可达1518cm-1,在500 K下保持稳定结构。BCN-H用着较为出色的动力学稳定性,AIMD结构显示BCN-H在500K无法保持稳定的结构,但是在常温300K下的能够维持基本结构。BCN-NEW的析氧反应（OER）和氧还原反应（ORR）的过电位比BCN-H小很多,所以其反应活性比BCN-H优异。总体来说,BCN-NEW优越的稳定性和出色的电催化能力,相对于BCN-H结构更具竞争力。我们由B@Be3N3团簇得到具有良好稳定性和芳香性的脱氢苯/硼嗪等电子分子二维Be3BN3材料。通过第一性原理计算,我们发现二维Be3BN3材料不仅具有明显的热力学稳定性,而且具有超宽带隙（5.25eV）和深紫外吸收（<222 nm）,这意味着该类石墨烯材料具有新颖的几何结构和独特的化学组分。除此之外,Be3BN3的超宽禁带在-5%5%的外加应力、0.3v/?的电场和1000 K的超高温下是可持续的,这表明它可能在恶劣环境中应用于DUV。该Be3BN3材料具有良好的热稳定性和热力学稳定性、DUV吸收和实验可行性,为我们可以进一步设计二维超宽带隙材料,为恶劣环境下的DUV应用提供候选纳米材料。这些含硼二维材料具有良好的热稳定性、优异的光电性质和超宽带隙等特征使得它们在光电催化和宽带隙紫外探测方面有着重要应用前景。我们的理论计算研究在一定程度上可以为具体的二维材料实验提供一些预测和帮助,为寻找效果更理想的二维光电材料进行一些理论上的支持和帮助。