第1章 绪论 1
1.1 TiO2光催化材料的研究背景 1
1.2 TiO2表面物理化学概况 3
1.2.1 TiO2的晶体结构 3
1.2.2 TiO2的电子结构 5
1.2.3 TiO2的活性 8
1.3 TiO2的光催化过程与影响因素 9
1.3.1 TiO2光催化氧化还原反应的原理 9
1.3.2 TiO2光催化效率的影响因素 12
1.4 TiO2光催化应用的研究进展 14
1.4.1 TiO2光催化制备的实验研究 14
1.4.2 TiO2光催化剂的改性研究 16
1.4.3 TiO2光催化性能的计算研究 17
1.4.4 TiO2光催化剂的表面吸附的计算研究 18
1.4.5 TiO2光催化剂的掺杂改性的计算研究 19
1.5 本书所做的主要工作 22
1.6 本章小结 26
第2章 电子结构理论基础 28
2.1 引言 28
2.2 波恩-奥本海默（BO）近似 29
2.3 密度泛函理论 31
2.4 交换-关联能近似 33
2.4.1 局域密度近似（LDA） 33
2.4.2 广义梯度近似（GGA） 34
2.4.3 杂化泛函 35
2.4.4 LDA＋U方法 36
2.5 赝势平面波方法 37
2.6 QUANTUM ESPRESSO程序包简介 40
第3章 甲醛（HCHO）在TiO2表面吸附 42
3.1 引言 42
3.2 计算方法与结构模型 43
3.3 HCHO在金红石型TiO2（110）面的吸附 46
3.4 HCHO在锐钛矿型TiO2（101）面的吸附 48
3.5 HCHO在锐钛矿型TiO2（001）-（1×1）表面的吸附 51
3.6 HCHO在锐钛矿型TiO2（001）-（1×4）重构面的吸附 54
3.7 电子结构分析 57
3.8 振动频率分析 61
3.9 本章小结 62
第4章 甲醛（HCHO）在TiO2-B（100）面的吸附 64
4.1 引言 64
4.2 计算方法与结构模型 66
4.3 清洁的与羟化的TiO2-B（100）面的结构 68
4.3.1 清洁的TiO2-B（100）面 68
4.3.2 羟化的TiO2-B（100）面 69
4.4 HCHO在TiO2-B（100）面的吸附构型 70
4.4.1 HCHO在清洁TiO2-B（100）面的吸附构型 70
4.4.2 HCHO在羟化TiO2-B（100）面的吸附构型 73
4.4.3 覆盖率的影响 78
4.5 HCHO在TiO2-B（100）面的吸附机制 80
4.5.1 TiO2-B（100）清洁表面与羟化表面的电子结构 80
4.5.2 HCHO分子吸附在TiO2-B（100）清洁面与羟化面的电子结构 83
4.6 本章小结 89
第5章 分子在F掺杂的锐钛矿型TiO2（001）面上的吸附 91
5.1 前言 91
5.2 计算方法与结构模型 93
5.3 F掺杂的锐钛矿（001）表面 95
5.4 气体分子的吸附 98
5.4.1 O2的吸附 98
5.4.2 CO的吸附 102
5.4.3 NO的吸附 105
5.4.4 NO2的吸附 109
5.4.5 SO2的吸附 112
5.5 本章小结 116
第6章 总结与展望 118
6.1 主要发现与结论 118
6.2 对TiO2光催化研究领域的展望 123
参考文献 125