目前，传感器已广泛应用于生物传感器、气体传感器、化学传感器、湿度传感器、光学传感器、压力传感器等多种类型，但由于气体传感器的电导率、稳定性、吸附容量等方面存在许多缺陷,所以我们需要对其进行研究。由于石墨烯具有良好的力学性能、电学性能等优点，因此在世界各地都受到了广泛关注，石墨烯也具有很好的比表面积，具有良好的吸附性能。石墨烯是一种没有磁性，零带隙n型半导体，石墨烯吸附或掺杂其他材料将会打开能带带隙。因此，石墨烯在纳米电子器件具有广阔的前景，如气体传感器。　　我们将通过第一性原理计算比较了本征石墨烯与气体分子吸附石墨烯的电子结构和磁性。我们发现不同类型的石墨烯有不同的能带结构，大部分的分子吸附在石墨烯的分子可以被当成弱电作为供体或受体，我们发现当气体分子吸附在不同结构的石墨烯上其能带间隙和吸附能是不同的。最终，本文选择Materials Studio软件来对本文石墨烯结构进行模拟仿真。　　基于气体传感器的材料不同，本文选用了多层石墨烯结构、缺陷石墨烯结构和掺杂石墨烯结构，计算了各自的能带结构，态密度及电荷转移数据。首先，我们发现随着层数的增加，其石墨烯吸附后性能会发生变化，能带结构、态度度以及电荷密度分布显示，CH4吸附前后不同层数石墨烯的电子结构变化不大。其次在缺陷石墨烯中，单空位石墨烯对甲烷气体分子的吸附体系最好，其吸附能和结构稳定，最后，我们分别对多层石墨烯结构和单空位缺陷石墨烯结构进行元素掺杂，相互对比下发现铝元素掺杂的吸附能最大，并且CH4气体分子的吸附对其电子结构变化较大，即CH4的吸附可以显著提高石墨烯的导电性。　　综合上述结论，我们认为铝元素掺杂的单空位缺陷石墨烯为吸附CH4气体分子气体传感器的最佳分子结构。