自2010年石墨炔（graphyne,GY）首次制备之后,吸引了科研工作人士的广泛关注。其独特的导电性,优秀的几何结构和丰富的碳化学键等,本征γ-石墨炔是一种具有天然带隙的优良半导体,在石墨炔家族中稳定性最高,正因为这些优良特性,使其具备作为气敏材料的潜质。本文使用基于密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）的第一性原理方法,通过掺杂过渡金属铁（Fe）原子来提高γ-石墨炔表面化学活性,研究了过渡金属Fe原子掺杂的γ-GY对小气体分子O2、CO、NO、NO2、SO2和NH3的吸附特性;采用自动爬升微动弹性带（Climbing Image Nudged Elastic Band,CI-NEB）理论,研究了H2O分子在金属修饰GY表面吸附和解离反应。得到的结论如下:（1）通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了O2、CO、NO、NO2、SO2和NH3等气体分子在纯净GY和Fe原子掺杂石墨炔（GY-Fe）表面的吸附行为。研究发现,掺杂Fe原子能以较低的结合能稳定地嵌入到γ-GY平面中,Fe原子掺杂能显著提高GY对气体分子的吸附能力。电荷密度分析显示掺杂Fe原子能够将气体分子稳定地吸附到石墨炔表面,电子结构分析证实了该吸附为典型的化学吸附行为。在O2分子吸附中,由于吸附的O2和掺杂剂表面之间的化学相互作用,O-O键被拉长至1.412（?）,进而可能会产生用于消除有毒气体的活性氧自由基。通过气体解吸附特性和能带结构分析,讨论了GY-Fe的传感机理,计算得到,在398 K下SO2分子的回收时间为7.89 s。因此,本研究可为GY基气体传感器和催化剂的设计提供一定的理论基础。（2）过渡金属Fe原子掺杂能够显著改善GY表面的化学活性。此外,相对于纯净GY表面,GY-Fe系统能够显著增强对H2O分子的吸附。结构优化后的H2O分子的O-H键和H-O-H键角不同程度的变大,那么可以说明需要较低能量的可以使O-H键断裂。计算得到的能垒是0.86 e V,H2O分子不能自发的解离成H和OH,需要额外的能量才能使H2O分子解离。