近年来,光催化纳米材料因其太阳能利用率高、有机污染物降解效率快等优点,获得了广泛关注。为此,研究人员着力于制备成本低廉、循环稳定性好且光催化效率优异的纳米光催化剂。研究发现,SnO2是一种合成成本低、电化学性能优越的n型宽禁带半导体。CuO则是具有带隙窄、成本低、对可见光敏感等特点的p型半导体,已被用于光催化剂和太阳能电池等领域;但其载流子复合率较高且对红外、紫外光不敏感,导致其处理污水的能力有限。因此,本文将SnO2与CuO二者复合生成具有核壳结构的p—n异质结以促进电子—空穴对的分离,进一步扩大光催化剂的光响应范围到紫外光区域,最终制备一种新型、高效的光催化剂,为光催化材料的研究提供了新视角。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了SnO2纳米团簇、CuO纳米团簇和SnO2@CuO核壳结构的结构稳定性、电子性质以及对NO小分子的吸附能力,探索了SnO2@CuO核壳结构的光催化机理。通过对比SnO2@CuO核壳结构与单一SnO2和CuO纳米团簇:由态密度图可知,核壳结构的核心与壳层相互作用造成SnO2和CuO的电子态均减少,有利于核壳结构的稳定;由差分电荷密度可知,核壳结构中核心与壳层间偏向于形成离子键,并且O—Cu离子键比O—Sn离子键强;由电荷转移状态可知,核壳结构的形成使得CuO壳层的电势减少,表面活性得到提升,而SnO2核心电势增加,表面活性降低,壳层能够更好的包覆,SnO2@CuO核壳结构愈发稳定性;由HOMO—LUMO轨道等值面图可知,Sn原子的电子运动非常活跃;由催化剂对NO小分子的吸附能力可知,NO小分子在SnO2@CuO核壳结构上任一位置的吸附能相差不大,且大多位置上吸附能数值高于单一纳米团簇的吸附能,有效证明其光催化性能优越。此外,本文进行了SnO2纳米团簇、CuO纳米团簇和SnO2@CuO核壳结构的光催化性能测试。通过降解有机溶剂亚甲基蓝发现,SnO2@CuO核壳结构对亚甲基蓝的降解效率达到SnO2和CuO纳米粉的1.7倍。这与模拟计算结果一致,SnO2@CuO核壳结构的形成有利于其光催化性能的提高。