TiO2 表面湿电子态及光化学反应的理论研究

TiO2表面由于其特殊的光化学性质一直是物理化学界研究的热点。而了解TiO2表面的光化学反应的原理及动力学过程则是一个非常重要的问题。本项目计划利用第一性计算原理，同步结合时间分辨双光子能谱（TR-2PP）来研究TiO2表面的光化学反应过程。以前的研究发现，TiO2与H2O、CH3OH或其他有机分子界面的湿电子态是TiO2表面光化学反应的重要媒介。我们将研究以下几个方向：1、不同分子例如CH3CH2OH、NH3等吸附在TiO2表面的湿电子态性质；2、CO2以及H2O吸附在TiO2表面湿电子态与CO2的相互作用；3、Anatase表面的湿电子态；4、其他金属氧化物及半导体表面的湿电子态；5、更精确的激发态计算方法研究湿电子态。通过对TiO2以及其他半导体表面的湿电子态的研究，我们期望能够更深刻地理解TiO2表面光化学反应过程，从而设计新的材料来提高光化学反应效率。

TiO2 表面由于其特殊的光化学性质一直是物理化学界研究的热点。而了解TiO2 表面的光化学反应的原理是一个非常重要的问题。本项目旨在利用第一性计算原理及与实验的密切合作，研究TiO2表面激发态电子以及空穴导致的光化学反应，从而理解表面光化学反应的基本原理。在项目执行过程中，我们用GW准粒子方法研究了TiO2(110)表面的湿电子态；研究了TiO2 rutile (110)表面激发态电子诱导的CO2解离过程，以及空穴诱导单分子H2O解离过程；研究了TiO2 Anatase(001)表面重构及缺陷的结构，以及其他半导体材料的湿电子态及光催化性质，取得了较为丰富而有影响力的结果。共发表SCI论文6篇。