本文立足于气体传感技术与纳米材料的交叉,通过理论计算研究了异质富勒烯C69Si的气敏特性,以期扩大气体传感器材料的选择范围。富勒烯作为典型的纳米材料,凭借其独特的几何结构和电子结构,拥有众多优异的物理和化学性质,并在有机电子学、能源、环境、催化、医学等领域有重要应用。其中,近几年的重要进展之一,是异质富勒烯在气体传感器领域的潜在应用,研究表明基于C60的异质富勒烯是一类灵敏度高、稳定性好、选择性较强的气体传感材料,研究人员对其典型的气体敏感机理进行了深入研究。目前,对制备产量同样较高的C70的相关研究较少,而由于C70对称性的降低,基于C70的异质富勒烯的电子性质将更加丰富。鉴于此,本文通过密度泛函理论的计算方法研究了基于C70的异质富勒烯C69Si的气体吸附特性和敏感机理,为将来开发新型的气体传感器提供技术参考和理论依据。本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了气体分子(CO/NO/HCN)吸附异质富勒烯C69Si复合物的几何结构与电子结构,研究内容主要包括其吸附能Eads、电荷转移ET、HOMO、LUMO位置以及两者之间的带隙Eg等,同时对其电子云分布、态密度进行分析,探究气体分子吸附异质富勒烯C69Si的物化性质。其主要内容与结论如下:首先,构建单个Si原子替代异质富勒烯C70的不同稳定结构。利用密度泛函理论对Si原子替代富勒烯C70的一个C原子的掺杂结构进行结构优化,形成五种较为稳定的同分异构体。研究Si原子在富勒烯C70上不同替代位置对其稳定性的影响,发现异构体-1具有最高的反应性,而异构体-5的分子结构最具稳定性。其次,研究了 CO、NO、HCN分子分别在异质富勒烯C69Si表面的吸附特性。从优化后的结构可以看出,分子优先吸附于异质富勒烯的Si原子及Si-C键附近,形成分子-异质富勒烯团簇结构,这种吸附取决于分子-异质富勒烯的相互作用。与CO垂直吸附异质富勒烯相比,NO、HCN分子更倾向于平行吸附异质富勒烯。另外,由于各个化学键强度的不同,CO吸附异质富勒烯仅形成C-Si键,而NO与HCN分子吸附异质富勒烯时能够形成N-Si键、O-Si键以及C-Si键。气体分子吸附异质富勒烯C69Si后的吸附能、HOMO-LUMO带隙以及电荷数均发生改变,说明气体分子在异质富勒烯C69Si上的吸附,对相应各个异构体的电子结构均产生了影响。最后,对异质富勒烯C69Si与气体分子相互作用时的结构、稳定性及电荷转移等进行了分析。研究表明有毒气体分子(CO/NO/HCN)在五种异构体上发生化学吸附,且CO和NO的吸附伴随适中的吸附能和电荷转移,所以在室温下基于异质富勒烯C69Si的气体传感器对CO和NO气体分子有着快速的反应性和较短的恢复时间。而HCN吸附后的吸附能较大,室温下的恢复时间较长,因此,基于异质富勒烯C69Si的气体传感器是检测CO和NO气体分子的潜在的优良传感器。