低维纳米材料由于其特殊的光、电、磁等特性,在纳米器件、光电通讯与能量转化等新材料领域具有广泛应用前景。本论文采用密度泛函理论(DFT),设计并研究了四类具有宽吸收范围的富硼体系的单壁B2CN纳米管;同时对染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的TiO2宽禁带半导体纳米材料与染料分子相互作用的电子和光学性质进行了深入探究;最后针对小分子CO控制超薄贵金属钯(Pd)纳米片的生长机理进行了探究。主要的研究内容和结论概括如下:　　 (1)基于稳定的B2CN纳米片,通过沿其不同矢量方向的卷曲,构建了四类不同的锯齿型和扶手椅式的一维B2CN纳米管。计算结果表明,富硼体系的B2CN纳米管的电子性质强烈地依赖于管径的大小和纳米管的手性。随着管径的逐渐增大,锯齿型和扶手椅式B2CN纳米管的带隙逐渐减小,呈现出由半导体到金属性的转变。预测的纳米管的介电常数以及光学性质表现出明显的光学各向异性。　　 (2)我们采用密度泛函方法对D5敏化的TiO2体系的态密度,能带结构,以及光子吸收谱进行详细的理论研究和光谱指认。结果表明,D5染料的电子注入方式是直接注入,电子从染料分子的HOMO-1轨道跃迁到TiO2半导体材料的导带,从而达到对宽禁带半导体TiO2敏化的效果。这一结果有利于从微观的角度理解染料分子和半导体之间的相互作用。　　 (3)采用密度泛函方法,对实验上得到稳定的小于10个原子层结构的钯蓝纳米片的生长机理进行了研究。计算结果表明,Pd纳米片表面的原位还原反应的发生很可能是诱导Pd纳米片生长的原因。在单原子层CO覆盖度为75％的条件下,具有8层纳米结构的Pd纳米片是相同条件下最稳定的纳米片,此时的纳米片与吸附在穴位的CO分子之间几乎没有发生电荷转移,此时的纳米片表面功函数为6.61 eV,相比于具有7层和9层纳米结构的纳米片分别高出0.05和0.03eV,说明8层时已达到最稳定状态。