实验研究表明,负载型金属催化剂能够表现出与母体材料不同的物理化学性质,这一技术已经普遍应用于多相催化和光催化领域中,其中成本较低的负载型铜基催化剂受到了人们的广泛关注。例如,在胺和醇的厌氧脱氢反应中,Cu/Al₂O₃表现出较好的催化活性和选择性。对于甲醇的合成,Cu/t-ZrO₂则是一个良好的催化剂。而对于水汽转换反应,Cu/TiO₂（110）催化活性最高且所需反应活化能最低。与金类似,铜也具有等离子体共振效应（LSPR）,Cu/TiO₂对CO₂的光还原反应具有一定的催化效果。鉴于Cu/TiO₂对一些反应具有较为理想的催化活性,因此有必要对该催化剂的结构进行深入研究。较小的铜团簇Cu_n（n=1-4）在TiO₂（110）表面上的稳定吸附构型和能量已经有过报道。然而目前为止,人们对于更大尺寸的铜团簇在TiO₂表面上的生长规律以及二者之间的相互作用机理尚不清楚。本课题选择TiO₂最稳定的晶面—金红石TiO₂（110）为基底,采用DFT方法且考虑了vdw相互作用,模拟了Cu_n（n=1-14）团簇在TiO₂（110）表面的生长模式,并探究了其电子结构和相互作用的实质。研究结果显示,当n=1-7时,铜团簇主要为平面或类平面结构,其中边界上的Cu原子较中间区域的Cu原子离TiO₂表面更近;当n≥8时,其构型转变为三维立体结构,但不同于气相中的最稳定构型。在所有的吸附构型中,铜团簇都主要集中在TiO₂表面的两列二配位氧原子之间。随着n的增大,平均结合能逐渐增大,表明铜团簇的尺寸越大,与TiO₂表面之间的相互作用越强。Bader电荷分析表明,电子主要从铜团簇向TiO₂表面转移。这可能是由于TiO₂表面氧原子居多,具有较强的电负性,容易吸引电子而使铜粒子整体带正电。态密度分析表明,铜团簇的负载致使二氧化钛的带隙减小,这意味着在可见光的照射下,它们之间的电子转移变得更加容易,因此该催化剂会表现出光催化活性。为探究CuPd合金对卤代烃的催化反应机制和在反应过程中底物的变化情况,我们选择溴苯为吸附质分子,探究了其在不同比例CuPd合金表面（主要有:纯钯、Cu:Pd=1:3、Cu:Pd=1:1、Cu:Pd=3:1和纯铜五种表面）上的吸附情况。结果显示,在考虑了BSSE校正之后,溴苯在这五种表面上的吸附能绝对值顺序为:Pd>Cu:Pd=1:3>Cu:Pd=1:1>Cu:Pd=3:1>Cu,可以看出溴苯与纯钯表面的相互作用最强,其吸附能绝对值高达4.56 eV;与纯铜的相互作用最弱,其吸附能绝对值仅为2.05 eV;而对于同时含有这两种金属的表面其吸附能绝对值范围控制在2.31-4.10 eV之间。在所有稳定吸附构型中,溴苯分子中的C-C键所构成的碳环与金属表面平行,所有氢原子和溴原子都向上翘起一定的角度,且除了在纯铜表面,所有的溴原子都位于钯原子的上方。C-Br键键长较气相中有一定的伸长。我们也模拟了溴苯分子在这五种表面上C-Br键的断裂情况并计算了其所需要的活化能。结果表明,在Cu:Pd=1:3的表面上所需活化能最小,在纯铜上的其次,在Cu:Pd=1:1上的最大。