随着2004年石墨烯的发现，石墨烯的研究引起了人们强烈的关注和研究热潮。在石墨烯的纳米材料中不断观察到的新奇的量子现象和奇特的性质，也推动了这一研究热潮。第一性原理计算的方法在研究和预测纳米材料的性质上得到了非常广泛和成功的应用。本论文主要利用第一性原理计算的方法，研究了一些碳基纳米材料的电子结构和磁结构的性质。本文的结论如下:　　1.zigzag型石墨纳米带改性的研究:我们利用调节能带结构的方法设计了三种不同的方法来调控zigzag型石墨纳米带的性质，分别针对zigzag石墨纳米带的铁磁性、半金属和掺杂进行了研究:(1)利用自旋极化的密度泛函理论系统地研究了H2-ZGNRs-H结构稳定性、铁磁性、以及电子能带结构。首次利用边界修饰的方法在石墨纳米带中实现铁磁性。发现H2-ZGNRs-H结构都是铁磁的半导体。其铁磁性的主要是由于Fermi面上近似平带的能带劈裂导致的，主要来源于sp2杂化那边最外层的碳原子和sp3杂化那边次外层的碳原子;(2)利用自旋极化的密度泛函理论系统地研究了[-H-F-]n链吸附的zigzag型石墨纳米带的能带结构。我们发现可以[-H-F-]n链的偶极矩相对于一个恒定的外加电场的作用，当zigzag型石墨纳米带的宽度增加到N=ll时，zigzag型石墨纳米带就会变成半金属的;(3)通过调节石墨纳米带两边的占位能的方式来调节zigzag型石墨纳米带的性质，并且设计了三种通过掺杂的方式来调节石墨纳米带占位能的纳米带，通过密度泛函理论对该模型进行了验证，而且在一维体系里首次实现了Dirac点型的能带结构，并可以它推广到其他的zigzag型六角纳米带中。　　2.具有单层石墨结构的BC2N纳米带的研究:我们研究了四种zigzag型的BC2N纳米带的性质。我们发现，虽然同是zigzag的纳米带，但是由于边上的原子的不同，纳米带的性质也大不相同。其中ZZ-(CBNC)n纳米带是带隙只有几个meV的半导体;而ZZ-(BCCN)n纳米带是金属型的。ZZ-(BNCC)n和ZZ-(CCBN)n纳米带都是磁性的，ZZ-(BNCC)n是半金属特性的;而ZZ-(CCBN)n纳米带是铁磁性的。他们的性质几乎不随纳米带宽度的变化而变化。　　3.半氢化的单层SiC的性质研究:我们系统研究了两种不同的半氢化的单层SiC纳米带的结构稳定性、磁性和电子结构。我们发现H-CSi结构的系统能量比H-SiC结构的系统能量低。H-CSi结构是反铁磁性的，而H-SiC是铁磁性的。因为这两种磁结构的能量的不同，我们提出可以通过把氢原子吸附在不同的位置上来调节半氢化的单层SiC的磁性，而且氢原子吸附在单层SiC上具有选择性，自发性。氢原子吸附在碳原子上具有能量上的优势。但是我门可以通过先在碳原子上吸附上某种原子或是分子基团，先把碳原子给保护起来，再把氢吸附到硅原子上去，最后在通过某种方式移去碳原子上的原子或是分子基团，这样来获得H-SiC结构，从而获得铁磁的半氢化的单层SiC，可以实现反铁磁和铁磁的调控，在将来的自旋电子学上可以有很重要的应用。　　4.半导体的单壁碳纳米管的载流子迁移率的研究:我们首次利用形变势理论，基于第一性原理的方法计算了半导体型单壁碳纳米管的载流子迁移率。形变势理论可以很好地解释由声学声子散射对在载流子的迁移率的影响，我们利用第一性原理计算出半导体型单壁碳纳米管的形变势常数是14 eV左右，和文献报道的一致。我们利用第一性原理的方法计算出的N=20的碳纳米管的载流子迁移率可以达到106 cm2/Vs.并且对于n=3q+1的碳管，电子的迁移率要大于空穴的迁移率;而对于n=3q+2的碳管，电子的迁移率要小于空穴的迁移率。电子和空穴的迁移率基本都随管径增大而增大。该方法可以推广到其他一维纳米材料的载流子迁移率的研究。