MoS₂具有很高的化学稳定性和优异的催化活性,而且具有成本低、产量大等特点,是一种很有潜力的析氢反应催化剂。然而,MoS₂的催化效率很大程度上取决于反应位点（包括基面和边界）的活性,由于只有Mo边界位点是活性的,S边界和表面是惰性的,所以催化效率仍有很大的提升空间。其中,边界对单层2H相MoS₂析氢反应活性的影响特别关键。本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了边界改性对单层2H相MoS₂催化析氢性能的影响。主要内容如下:（1）在本论文中计算了不同边界浓度的过渡金属原子（V、Cr、Co、W）替换MoS₂纳米带Mo边界结构的形成能。以小于MoS₂形成能（E_f=1.24 eV）为判据,发现100%浓度以下的V原子(nV_Mo,n=1,2,3,4)、50%以下浓度的Cr原子(nCr_Mo,n=1,2)以及25%浓度的Co原子(nCo_Mo,n=1)替换的边界结构在一定的化学势条件下热力学稳定。通过对它们的ΔG值、差分电荷密度和电荷转移量进行分析,得到2V_Mo、3V_Mo、4V_Mo和2Cr_Mo边界分别在100%、75%、25%和75%的氢吸附比率下,都能表现出很高的催化活性（ΔG=-0.036⁰.069 eV）。对于过渡金属替换S边界的结构,S-2Cr_Mo和S-1Co_Mo边界分别在75%和100%的氢吸附比率下,也都能表现出高的活性（ΔG=-0.084^-0.051 eV）。这说明金属原子替换能进一步增加Mo边界的活性和激活S边界的活性。（2）进一步研究了用S和Se原子修饰过渡金属替换Mo边界的结构对MoS₂纳米带催化析氢性能的影响。研究结果表明:对于S原子修饰的结构,Mo-S、4V_Mo-S、1Cr_Mo-S和1Co_Mo-S边界分别在25%、100%、100%、75%的氢吸附比率下能表现出高的催化活性（ΔG=-0.055⁰.101 eV）;对于Se原子修饰的结构,1V_Mo-Se、4V_Mo-Se、1Cr_Mo-Se和2Cr_Mo-Se边界分别在25%、100%、25%和75%的氢吸附比率下能表现出高的催化活性（ΔG=-0.079⁰.083 eV）。这说明用S和Se原子修饰也能提高Mo边界的催化析氢性能,并且Se修饰的结构在比较低的氢吸附比率下就有很高的活性。（3）在本论文中研究了非金属原子（O、P、Se）替换MoS₂纳米带S边界的结构性质及析氢性能。结果表明:Se原子替换结构（S-nSe_S,n=1,2,3,4）体系能量随替换数量增加而增加,而O、P原子替换结构（S-nO_S,S-nP_S,n=1,2,3,4）体系能量随替换数量增加而减小,并且替换原子的半径越小,能量下降越快。O原子替换会增强氢吸附强度,催化性能下降;P、Se原子替换能够减弱氢的吸附强度,催化性能升高。这说明通过P、Se原子替换能激活S边界的催化活性,且P原子替换结构在较小的氢吸附比率下就能表现出很高的催化活性。该理论研究能够从原子尺度加深我们对元素替换MoS₂边界的结构和催化析氢性质的理解,并为设计新型析氢反应催化剂提供理论参考。