人类发展导致对能源的需求越来越大,而传统产生能源的方法往往会对环境造成极大的污染,所以发展清洁的能源获取途径势在必行。光催化分解水以半导体材料为媒介,太阳光为动力,水为原料,实现零污染地生产氢气与氧气,因此近年来受到科学界的广泛关注。在可以进行光催化的材料中,二维材料凭借其优异的光/电学性质（如超高的光电流密度和入射光子与转换电子之比,较低的光生载流子复合率等）脱颖而出。但是目前二维光催化材料仍面临催化效率不高的问题,所以本课题旨在寻找新型高效的光催化材料并提高二维材料的光催化效率。SnP₃单层是一种新型的二维半导体材料,其具有超高的红外/可见光吸收能力和载流子迁移率,这两种性质是优秀的光催化材料所必需的。但是由于其过小的带隙难以进行全光催化分解水反应,限制了SnP₃单层的应用。为了使SnP₃能够用于光催化分解水,必须对其光/电学性质进行改变。大量的实验和理论研究已经证明,通过原子掺杂和替换可以显著地改变材料的几何、电子结构,从而改善其光/电学性质。所以本文使用氮原子对SnP₃单层的磷原子进行替换,研究不同掺杂浓度下SnP₃单层的光/电学性质以及光催化分解水的能力,模拟结果显示氮原子掺杂能够有效地调节带隙和功函数,改善氢电极过电位导致的催化效率下降的问题,但是仍不能进行全光催化分解水反应;对不同掺杂浓度下的SnP₃单层进行了应变调节和电场调节,仍不能解决全光催化的问题,但是随着氮掺杂浓度的上升,氮掺杂SnP₃单层的电子结构在改变,说明氮掺杂对SnP₃单层的性质改善仍有余地。以此为思路,本文提出SnN₃单层,并且对这种新材料进行全面的性质模拟,结果显示SnN₃单层拥有全光催化分解水的能力且保持了SnP₃单层的其它优秀光电性质,是一种从未被发现过的新型光催化材料。为了尽可能地确认这种新材料存在的可能性,对SnN₃进行了包含声子谱在内的稳定性模拟分析,结果显示SnN₃单层拥有很好的能量稳定性、结构稳定性以及热力学稳定性,理论上在现实中能够稳定存在。为了进一步研究SnN₃单层的光催化性能,本课题还计算了SnN₃单层的载流子迁移率,结果显示SnN₃单层拥有远超SnP₃单层的光生载流子迁移速率。随后,对水分子、氢气分子在材料表面的吸/脱附进行了模拟,发现SnN₃单层对水分子和氢气分子有一定的吸引和排斥作用,这有利于水分解反应的发生和光催化剂的再生。最后,计算了SnN₃单层表面进行分解水反应的吉布斯自由能变化,并将其分成“无光照”、“有光照”、“光照+电场”三种情况进行讨论,结果表明“光照+0.95 V电场”是让水分解反应正向进行的理论条件。本研究主要利用第一性原理计算的方法,从理论上研究了纯净SnP₃单层、氮掺杂SnP₃单层和SnN₃单层的电子结构、光学相应和光催化性能。