氢气具有能量密度高、可再生、环境友好等特点,被认为是一种潜在的能量载体,使用太阳能光催化分解水制备氢气是最有前景的新能源技术之一。光催化分解水有三个过程:半导体吸光产生光生电子和空穴;光生电子和空穴分离传输;光生电荷参与表面氧化还原反应。钙钛矿氧化物储量丰富、光（电）化学稳定性高、组成和结构灵活可调,为其成为具有较高催化活性、良好太阳光吸收能力的催化剂提供可能。SrTiO₃是典型的钙钛矿氧化物,其分解水的一些信息还不太清楚。BaTiO₃、PbTiO₃的晶格常数与SrTiO₃相近,都为分解水的光催化剂。本文主要以ATiO₃（A=Sr,Ba,Pb）钙钛矿为模型,针对光催化分解水的光生电荷分离传输和表面水氧化这两个过程进行研究,主要内容如下:1、对SrTiO₃（100）、（110）和（111）面的水氧化反应以及氧空位（Vo）对其水氧化反应的影响进行研究,发现（100）面的过电位只有0.66 V,可以使其发生析氧反应（OER）。当Vo存在后,Vo留下的多余电子可以转移到水氧化反应的中间物种O1*和OOH*上,过电位变大,但是仍然能够发生OER。结合Mu等人的实验结果,我们认为在（100）面上不具有光催化分解水活性的原因是光生空穴无法迁移到这个表面上。在（110）面上,OOH*物种解离为O*和OH*,导致非常高的过电位,使其不能发生OER。对于（111）面,过电位为2.57 V,同样不能发生OER。Vo对（110）和（111）面的影响很小,所以即使存在Vo,OER也不能发生在（110）和（111）面。2、利用小极化子模型和有效质量近似对ATiO₃（A=Sr,Ba和Pb）钙钛矿的电荷分离传输进行研究,结果表明,小极化子模型可以描述SrTiO₃和BaTiO₃中电子和空穴、PbTiO₃中电子的输运特征。SrTiO₃电子和空穴的迁移率均比实验值小,是因为在计算中使用的模型为理想模型,没有考虑杂质缺陷的因素。电子小极化子在SrTiO₃中活化能比BaTiO₃和PbTiO₃中小,空穴小极化子在SrTiO₃中活化能比BaTiO₃中小。PbTiO₃的空穴无法局域在氧原子上,其电荷传输机制可能是能带模型。使用有效质量近似的方法研究SrTiO₃、BaTiO₃和PbTiO₃的电荷传输,发现SrTiO₃和BaTiO₃的电荷在[110]和[111]方向比较容易分离,PbTiO₃的电子迁移率在三个方向相差不大,空穴在[111]方向迁移的更快。