水与有缺陷二氧化钛表面相互作用的理论研究

本项目研究水与有缺陷二氧化钛表面的相互作用。研究内容主要包括：二氧化钛表面的缺陷会在整个体系中产生额外电子，从而使部分钛原子从原来的四价变成三价。这些额外电子会影响到其它分子在二氧化钛表面的吸附结构和状态。我们采用第一原理分子静力学和动力学计算研究水在有缺陷二氧化钛表面的吸附状态和电子结构，从而理解水在真实条件下在光电反应过程中的作用。

本项目研究了水与有缺陷二氧化钛表面的相互作用，揭示了缺陷对水在二氧化钛表面吸附状态的影响。通过第一性原理计算确定了氮在二氧化钛表面中替换氧掺杂所处产生缺陷的最优位置。进一步通过计算研究了水在有缺陷二氧化钛表明的吸附状态，尤其是缺陷所产生的额外电子与水的相互作用。研究发现氮的替代掺杂使二氧化钛表面系统产生多余的局域电子，这些额外电子会降低水的离解势垒。电子结构研究发现，缺陷所产生的额外电子的分布直接影响水的吸附状态。