石墨相氮化碳（g-C₃N₄）结构的禁带宽度在2.70eV左右,光催化效率不高,通过掺杂改性能明显提高其光催化效率。本文采用密度泛函理论（DFT）的计算方法,在B3LYP/6-31G水平上首先对不同聚合度的g-C₃N₄进行优化分析,确定出可以模拟单层g-C₃N₄周期性结构的恰当团簇模型。然后在优化好的结构基础上进行不同金属元素（M=Mn、Cu、Au）掺杂,优化并计算掺杂前后g-C₃N₄以及M/g-C₃N₄（M=Mn、Cu、Au）的能隙、结合能等。计算研究结果表明:g-C₃N₄的能隙值为2.77eV,与理论值2.70 eV十分接近,说明所用方法和基组是准确可靠的。掺杂后的M/g-C₃N₄（M=Mn、Cu、Au）依然保持平面构型,说明金属元素掺杂并没有改变g-C₃N₄的基本几何构型。结合能的研究表明掺杂过程是能量有利的,并且复合物稳定性顺序为Mn/g-C₃N₄、Cu/g-C₃N₄、Au/g-C₃N₄,其稳定性与掺杂金属原子的原子半径,电负性以及金属原子周围的电子排布等因素有关。特别是金属掺杂后能隙明显减小,能增强了在可见光范围的吸收能力,有利于提高g-C₃N₄的光催化效率。为了进一步研究金属掺杂对单层g-C₃N₄的光电性质的调控,采用周期性模型计算研究单原子Au掺杂前后单层g-C₃N₄以及Au/g-C₃N₄的电子能带结构、态密度、分态密度以及Bader电荷等,解释了能隙降低,光吸收能力增强的原因,单原子Au的掺杂可以在单层g-C₃N₄的价带顶端引入新的能级,可促进光生载流子的迁移,有利于增强了光催化反应进程,因此这种材料在可见光区有较强的光学性能。Bader电荷分析表明掺杂的单原子Au的价态为Au2+,是Au/g-C₃N₄半导体材料中较好的光催化作用位点。上述的计算研究结果分别是在gaussian09、VASP等模拟计算程序包中完成。基于这些合理的密度泛函理论计算方法,我们展示了一类新型稳定并且光吸收能力更强的金属掺杂M/g-C₃N₄（M=Mn、Cu、Au）材料,为进一步理解金属掺杂结构修饰对g-C₃N₄光催化性能的影响提供了一定的理论支持,对以后开发高效稳定性的新型金属掺杂g-C₃N₄的光催化剂提供了一种新的思路和研究方法。