自石墨烯被发现以来,二维材料在材料科学领域引起了人们的广泛关注。目前,已经有很多二维材料相继在实验上被发现,主要包括第四主族和第五主族的单质元素二维材料（硅烯,锗烯,磷烯等）,六角氮化硼和过渡金属二硫族化合物等。然而,由于实验上对二维材料的制备存在不确定性和复杂性等缺陷,导致很多二维材料的合成周期过长,以至于实验上对二维材料的研发跟不上材料科学领域的发展要求,仍然还有很多新型二维材料有待在实验上被发现。因此,理论上对一些二维材料的结构和性质做出预期,将为实验上合成二维材料提供重要的理论线索,对二维材料科学的进一步发展也具有促进作用。基于密度泛函理论的第一性原理计算是理论上研究二维材料的常用方法。本论文结合全局优化算法和密度泛函理论,计算得到了几种新型二维材料,并对它们的性能进行了系统分析,在此基础上对其潜在的应用价值做出预期。主要研究工作包含以下两个方面:1.通过CALYPSO计算软件进行全局搜索,得到一种具有独特结构的新型二维半导体MC₃（M=Be,Mg）。每个MC₃晶胞是由一个三元碳环以及一个M原子组合而成,每个C原子与其他两个C原子及一个M原子形成了三配位碳。其中,C-C以及Be-C之间形成了很强的共价键。MC₃不仅具有很好的动力学稳定性,还具有很高的热稳定性,可以维持在2100 K的温度下。同时,我们发现MC₃是个半导体且具有略大于MoS₂的载流子迁移率。2.结合粒子群优化算法以及密度泛函理论,我们得到了新型BO晶体的三个稳定结构,分别命名为BO-I、BO-II和BO-III。其中BO-I、BO-II为绝缘体,可作为介电材料。而BO-III则为宽带隙半导体,可用作半导体材料。我们分别搭建了两种不同堆垛方式的BO-I/石墨烯异质结和BO-II/石墨烯异质结,计算了他们的能带,证明了它们可以作为很好的介电材料。同时,对二维BO进行分子动力学模拟,发现它具有很高的热稳定性,BO-I、BO-II在2000 K的高温下不分解。