T-碳是继石墨和金刚石之后又一种新型的碳同素异形体。根据理论计算预测,T-碳是一种具有2.201 eV直接带隙的半导体材料。近年来,杂原子掺杂成为了半导体材料改性研究的常用手段。本工作在对T-碳进行杂原子掺杂的过程中发现了一种稳定的新型碳氮化合物。这种材料以C₃N四面体作为基本单元,构成层状堆叠结构。因其基本结构单元为四面体（Tetrahedron）,所以在本文中我们将这种材料命名为T-C₃N。在本工作中,我们首先采用从头算方法证实了该结构的稳定性,并通过比较不同堆叠形式引起的能量差异,确定了这种层状结构最稳定的堆叠形式。通过杂化泛函的理论计算可知,三维T-C₃N是一种具有5.542 eV间接带隙的大带隙半导体（在某种程度上也可以将其视作绝缘体）。与石墨的结构类似,三维T-C₃N的层间仅存在较弱的范德华作用。因此,理论上我们应该可以较为方便的剥离出其中的单层结构,从而进行进一步的研究。经计算分析发现,单层T-C₃N是一种具有5.741 eV直接带隙的二维结构,且结构面内拥有直径为5.5?的均匀孔洞。这一结构特性展现出了此材料在水分子渗透和过滤等方面的潜能。受此启发,我们进一步研究了水分子在二维单层T-C₃N上的渗透过程。面内孔洞恰当的孔径尺寸能够过滤掉水中的无机离子以及有机分子。单层T-C₃N结构表面拥有携带大量负电荷的氮原子,由于库伦相互作用,离子水合物会被面内孔洞排斥,而水团簇中的氢键会被削弱,令水分子可以更好的渗透。结合以上研究结果表明,二维T-C₃N具有恰当的孔径大小、高密度且分布均匀的孔洞、超薄的结构厚度、所携带的表面负电荷以及突出的力学性能等材料特点,赋予了这种材料优异的水渗透性和选择性,令其在海水淡化和水质净化方面具有相当可观的应用潜力。