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锐钛矿型二氧化钛是一种价格相对低廉，化学惰性，无毒且光稳定性好的金属氧化物材料，被广泛应用于光催化材料、染料敏化电池等领域。其催化效率与其表面结构、表面缺陷（氧化）存在着密切联系。(001)面为锐钛矿结构的次要暴露面，相比于稳定的(101)面，其更可能在光解水的催化过程中占主导地位。最近的STM实验和第一性原理计算说明了(1×4)重构的anatase(001)表面有可能在制备过程中被氧化，为了明确锐钛矿的氧化机理，确定氧化结构及氧化过程的反应路径，本文基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了(1×4)重构的anatase(001)表面的氧化结构与过程。我们研究了晶格常数、氧化率、温度三个变化因素对锐钛矿(001)面重构表面的氧化结构与氧化过程的影响，并做了如下工作: 1.研究(1×4)重构的锐钛矿(001)表面在不同氧化率下可能出现的氧化结构，对每一种可能的氧化结构进行结构优化及电子结构的静态计算，比较同一氧化率不同氧化结构的形成能，从而得到同一氧化率下能量最低的氧化结构及其形成能。我们的研究发现了氧气分子氧化与分解氧化的两种不同氧化结构。针对不同的氧化结构，我们研究了不同氧化率下的氧化反应势垒。我们的研究发现氧化率与形成能之间存在负相关性。最后，我们由氧化结构的电子轨道计算模拟其对应的STM图像，并与实验上已得到的锐钛矿(001)表面STM图像进行对比，分析了计算结果与实验出现差异的可能原因。 2.研究了(1×4)重构的锐钛矿(001)面在不同的晶格常数下氧化表面形成能与氧化势垒的变化趋势。发现锐钛矿的晶格常数与氧化表面形成能和氧化势垒之间的负相关性，当晶格常数a＜0.37nm时，表面难以被氧化。 3.计算(1×4)重构的锐钛矿(001)面不同的氧化结构在Gamma点的振动频率，由此近似计算氧化表面在298K与1000K下的自由能，并给出不同的氧化过程能够自发进行的温度范围。