工业发展的负面结果是空气污染日甚一日。其中,挥发性有机污染物（VOCs）由于其具有强烈的刺激作用、易产生生物毒性而备受关注,由于室内环境下温度受到限制且室内VOCs浓度较低,室内VOCs的降解成为环境领域一大难题。在多种VOCs处理技术中,最适合室内使用的是催化氧化技术。它又包括热催化和光催化两种。在这两种降解VOCs的方法中,最重要的是需要找到合适的催化材料。因此,我们以这两种催化技术为起点,努力寻找高效的催化剂,计算并评估其催化性能,力求实现室温下降解室内VOCs的目的。二维纳米材料的特殊性在于其具有较大的比表面积且催化效率高,因而在催化领域应用广泛。碳氮材料（包括:tg-C₃N₄、hg-C₃N₄、CN、C₂N、C₃N）是一种极具催化潜力的二维纳米材料,在光催化领域出类超群。此外,掺铝石墨烯（Al-graphene）也是二维纳米材料中的一种,它对CO₂分子和H₂O分子吸附效果显著,在催化氧化VOCs的方面拥有巨大潜力。在本文中,本人基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）,借助Materials Studio中的DMOL3和CASTEP模块,（1）计算上述五种碳氮材料的带隙、氧化还原电位、吸收光谱和对O₂、H₂O、几种典型VOCs的吸附能,通过上述几种性质的计算结果对比评估五种碳氮材料作为光催化剂的潜力;（2）计算Al-graphene在室内氧气（O₂）的作用下催化氧化甲醛（HCHO）的机理和途径,并通过计算催化所需时间评估其催化性能,判定该二维纳米材料在室温下降解HCHO的潜力。经过上述两个计算过程,我们取得如下两种结果:（1）通过计算tg-C₃N₄、hg-C₃N₄、CN、C₂N和C₃N的光催化性能。结果表明,从带隙来看tg-C₃N₄、hg-C₃N₄、CN、C₂N和C₃N都具有合适带隙。从氧化还原电位来看tg-C₃N₄、hg-C₃N₄、C₂N和C₃N可以进行O₂转化为O₂^·‐的过程,而CN可以进行H₂O转化为·OH的过程。从对O₂、H₂O和三种VOCs的吸附能来看,五种碳氮材料都可以吸附这几种分子,具备进一步形成O₂^·‐和·OH以及氧化VOCs的潜力。对比其对H₂O和三种VOCs（HCHO、C₆H₆、CH₃COCH₃）的吸附能大小中,我们还从中找到了一定的规律,即这几种碳氮材料的孔径大小影响了吸附能的强弱,孔径越大,相应的对H₂O、HCHO、C₆H₆和CH₃COCH₃吸附能也越大。此外,从吸收光谱来看,我们判断出这五种碳氮材料的光敏感性由强到弱依次为C₂N、C₃N、hg-C₃N₄、CN、tg-C₃N₄,根据光响应强度来看,C₂N和C₃N的光响应强度明显大于tg-C₃N₄、hg-C₃N₄、CN。综上,tg-C₃N₄、hg-C₃N₄、CN、C₂N和C₃N都具有作为光催化剂的潜力。（2）探究室温下Al-graphene催化氧化HCHO的可行性并研究了其中的机理。结果表明,在氧气分子存在的条件下,通过HCHO→HCOOH→CO→CO₂的催化路径,Al-graphene能够有效的将HCHO催化氧化为CO₂和H₂O,整个过程最大的能垒仅为0.82 e V,且室温下反应时间只需要56.9 s。因此Al-graphene作为一种高性能催化剂可在较短的时间内有效降解室内HCHO。