为了更多的了解半导体光催化活性的影响因素及调控机理,本文采用密度泛函理论,对宽带隙半导体Zn2Ge04,N、F单掺杂和共掺杂Zn2Ge04体系,ZnIn2S4和ZnS体系以及红磷和黑磷体系的几何结构、电子结构、有效电子质量、带边位置、吸收光谱等进行系统的理论计算,主要研究结果如下:1、对纯净和N,F掺杂Zn2Ge04体系的研究结果表明N/F共掺杂体系比单掺杂体系结构稳定。N单独掺杂对带隙影响较小,但有助于降低载流子有效质量;F掺杂可以有效地减小带隙,拓宽光响应波长范围。N/F共掺杂体系带隙显著减小,电子-空穴的迁移速率提高,可见光区吸收能力增强。我们的研究从理论上预测了 N/F共掺杂是调节Zn2Ge04电子结构和光学性质的有效手段,对提高该宽带隙半导体可见光催化活性有重要作用。2、六方晶相ZnIn2S4和ZnS的研究结果表明,In与S构成不同的多面体导致ZnIn2S4和ZnS具有不同的层状堆积结构,不对称的InS4使ZnIn2S4内部几何畸变明显。ZnS4内正电荷密集,InS4四面体、InS6八面体内主要分布负电荷,形成不同的电荷层,是光生电子和空穴分离效率高的关键。沿着不同晶轴方向静电势分布差异较大,决定了 ZnIn2S4不同晶面光催化活性差异。In的5s和5p参与前线轨道的组成,使ZnIn2S4的价带更弥散,导带带边能级更低,带隙较小。带边位置合适,可催化水全分解制氢气和氧气。我们的研究从理论上解释了ZnIn2S4较ZnS带隙小、可见光催化活性高的原因。4、红磷和黑磷体相和纳米片电子结构的研究表明:红磷体相的间接带隙较小,有合适的带边位置,可以全分解水。而红磷纳米片是直接带隙半导体,载流子分离效率高,能带带边能级下移,还原能力有所降低,氧化能力增强。黑磷体相带隙小,载流子有效质量小。黑磷纳米片保留了载流子质量小的性质,单层载流子沿Y轴方向复合率低,带隙随层数减少带隙显著增大,两层间距越大带隙越大。单层黑磷带隙大,可见光范围光吸收强,能带带边能级适合具有较强的氧化还原水的能力。以上结果表明合理地调控红磷和黑磷的层数可以调节体系的电子结构,充分开发其可见光区域的催化性能。