本论文工作分为两部分:第一部分通过调控施主-受主掺杂和固溶体TiO2纳米片以及施主-受主掺杂块体SrTiO3的电子结构,实现其在可见光下的水解活性;第二部分探究氧化物半导体(ZnO、TiO2和SrTiO3)的d0铁磁性起源。合适的带边位置和稳定的化学结构使TiO2和SrTiO3在光催化领域中大放异彩。但较大的禁带宽度(3.0eV以上)使得它们仅能利用紫外光,严重制约了光催化效率。因此,实现可见光吸收是目前提高光催化效率的首要任务。本文利用基于密度泛函的第一性原理方法,针对TiO2和SrTiO3的电子结构调控展开了一系列研究工作。为保留TiO2和SrTiO3还原能力,我们采用B、C、N作为p型掺杂替代母体中的O原子,TM=Nb、Ta、Mo、W作为n型掺杂替代母体中的Ti原子或者Sr原子。B、C、N的p轨道能量高于O的p轨道能量,同时TM的d轨道能量则与Ti的d轨道能量相当。计算结果表明它们之间的协同作用可有效抬高价带顶或在带隙内引入杂质能级,实现可见光下的全水解反应。d0铁磁性的发现挑战了传统的磁学理论,因此掀起了d0铁磁性的研究热潮。研究发现不同的缺陷均可在氧化物半导体内引入d0铁磁性。显然,氧化物半导体中的d0磁性起源仍存在争议。本论文结合实验(磁控溅射制备Zn1-xKxO)薄膜和溶胶凝胶方法制备Zn1-xAlO)纳米颗粒),利用第一性原理计算方法对非磁性低价金属和高价金属掺杂氧化物半导体的d0铁磁性起源展开了系统的研究(低价金属如Li、Mg、Al特殊位掺杂SrTiO3)。研究发现低价金属掺杂氧化物和高价金属Al掺杂ZnO引入的d0铁磁性分别由低价掺杂引入的空穴和吸附Al原子与表面原子(Zn和O原子)间的电荷转移引起的。