CeO2用途广泛，尤其是作为储氧材料用于机动车尾气三效催化剂中。其优异的性能源于Ce4f轨道的储放电子能力，然而，受实验手段限制，无法从原子尺度解释其储放氧机理。传统密度泛函理论(DFT)，用于研究还原CeO2体系时，得到与事实不符的金属基态。使用Hubbard模型修正后得到的DFT+U方法，研究还原CeO2体系的基态性质及储放氧机理成为近年来的热点问题。本文以CeO2、Ce2O3、CeO1.875为研究体系，在研究其基态性质的基础上，预测储放氧机理，为进一步研究铈基材料的储放氧机理提供方法保障与技术支撑。
　　 通过Hubbard模型，使用基于非线性核校正的超软赝势，研究Hubbard模型中U参量对CeO2、Ce2O3体系的基态性质及反应能量的影响。结果表明：在U=1～5eV时，CeO2的晶格常数变动＜0.04 A，O2p-Ce4f带隙变动＜0.15 eV；Ce2O3的局域程度、电子结构、磁性质及反应能量随U值的增加而规律变化。不存在普适的U值，可以同时描述其基态性质及反应能量，但从描述CeO2-x的局域性质及储放氧机理的角度考虑，存在合理的U值范围：4～5 eV。上述规律，均为使用Hubbard模型时，U参量作用于其基态性质所产生的表象特征，其根本原因可用Hubbard U模型的基本理论解释。
　　 通过Hubbard模型，使用合理的U值，研究非化学计量比的CeO1.875体系。结果表明：排除可能存在的能量伪极小点后，得到能量相对更低的基态，其原子位置弛豫及电子结构均与文献符合。进一步，得到与此基态对应的储放氧机理：在还原条件下，一个氧空位产生后，遗留在体系中的两个电子分别局域在空位周围的两个铈原子上，形成Ce4f占据态，并从Ce4f未占据态中分裂出来，使其还原为三价铈，即还原条件下，放氧行为的实质为Ce4f电子的局域特性；在氧化条件下，储氧过程为其逆过程，实质为Ce4f电子的离域特性。