ThO₂作为新型核燃料,在轻水反应堆和高温气冷反应堆等领域具有重要的应用前景。从安全使用和储存角度上来看,考察环境中广泛存在的水分子在ThO₂表面的吸附和分解行为是十分必要的。本论文采用DFT+U方法和平板模型,系统研究了 ThO₂（1 11）、（110）和（100）完整表面以及存在三种色心缺陷（111）表面的构型和电子结构,并在此基础上从热力学和动力学角度,探讨了水分子在这些表面上的吸附和分解机理。本文的计算结果表明,在ThO₂三种低密勒指数完整表面中,热力学稳定性顺序依次为（111）>（110）>（100）。对于存在Fs⁰、Fs⁺和Fs²⁺三种类型色心的ThO₂（111）缺陷表面,随着色心所带正电荷的增加,对应的缺陷构型更容易形成。由能带结构的计算结果可知,Fs⁰和Fs⁺表面的电子均定域在缺陷位置,氧缺陷的形成不会导致周围Th原子的5f轨道出现明显的电子占据情况。水分子在ThO₂（111）、（110）和（100）完整表面均存在分子吸附和解离吸附两种形式,表面氢键的存在对吸附构型起到稳定化作用。从热力学角度来看,解离吸附构型要比分子吸附构型来得稳定,尤其是在（110）和（100）表面。解离过程的动力学研究结果表明,H₂O在三个表面均易分解成以吸附形式存在的羟基和氢原子。在（111）和（110）表面,解离后羟基的迁移需要克服较高能垒（约0.8eV）,而在（100）表面,该能垒降低至0.4 eV。因此,（100）表面更易于被羟基化。与完整表面类似,在ThO₂（111）三种类型缺陷表面,水分子也同时存在分子吸附和解离吸附两种形式,而且后者的热力学驱动力较大,但不同的是H₂O在缺陷表面可以发生完全分解并释放出氢气。通过对缺陷表面水分解过程的动力学研究可知,ThO₂（111）缺陷表面色心的类型对水分子的解离行为有显著影响。只有存在Fs+类型的缺陷表面,水分子的完全分解才易于发生;其次是FS²⁺表面;而在Fs⁰表面,因缺陷处存在较多电子,有助于稳定H原子填充在缺陷位的中间体构型,使得水分子较难发生完全分解。