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由挥发性有机化合物引起的环境污染问题在全世界变得愈发严峻。甲醛作为其中一种有毒物质,可由家居建筑材料中释放出来,严重影响了人们的身体健康和正常生活,消除室内甲醛刻不容缓。一些传统的处理方法有较多局限性,而光催化降解技术因其环境友好和节能的优点受到广泛关注。TiO2半导体材料价廉且氧化能力强,是一种优良的光催化剂,对其进行非金属元素掺杂有利于提高其光催化活性,用于消除甲醛的研究具有很大的发展潜力。本论文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了S掺杂锐钛矿TiO2(001)和(101)表面的电子结构和光学性质,甲醛分子在S-TiO2(001)表面和S-TiO2(101)表面的吸附作用,并在此基础上研究水氧分子对甲醛降解反应的影响,主要研究结果如下:(1)S掺杂使TiO2(001)和(101)表面带隙减小,扩大了可见光响应范围。S 3p杂质能级出现在TiO2(001)和(101)表面费米能级附近,态密度整体向低能级移动,造成吸收边红移,有效提高了可见光的吸收范围,并增加了TiO2(001)和(101)表面的光吸收强度。(2)甲醛分子吸附在TiO2(001)表面时有两种状态:一是甲醛发生解离;另一种是甲醛没有发生解离。甲醛未发生解离时对应的吸附能为-277.28 kJ·mol-1,甲醛的O原子与表面Ti原子成键,而C原子与一个O2c原子成键,形成一种CH2O2结构;而甲醛发生解离时吸附能为-32.34 kJ·mol-1,甲醛的两个C-H键断裂,两个H原子分别与表面的两个O原子成键,两个O-H键最终被氧化为H2O,且C原子和O原子同时和一个Ti原子成键,然后C-O会脱离表面并被氧化为CO2;甲醛分子吸附在TiO2(101)面时,吸附能为-360.961kJ·mol-1,甲醛的O原子和C原子分别与表面的Ti原子和O2c原子成键,形成CH202结构。(3)甲醛分子吸附在S-TiO2(001)面时,吸附能为-312.14kJ.mol-1,H原子与S原子成键,导致甲醛的一个C-H键断裂,同时C原子也与S原子成键,O原子与Ti原子成键,形成产物CH2OS;甲醛分子吸附在S-Ti02(101)面时,吸附能为-389.90kJ·mol-1,甲醛的C原子与S原子成键,O原子与Ti原子成键,形成中间产物CH20S。S掺杂使得体系的吸附能增大,且可以直接与甲醛分子发生作用,促进了甲醛的降解。(4)甲醛和水氧分子吸附在S-Ti02(001)面时,吸附能为-709.62kJ·mol-1,甲醛的两个C-H键被拉断,H1原子与S原子成键,而H2原子与氧气中的O2原子结合,氧气的O=O键被拉长,然后脱离TiO2表面形成HO2·自由基,此外,水分子脱离一个H原子与表面O1原子发生键合形成OH·自由基。这两种自由基具有较强的氧化性,可以把甲醛氧化生成CO2和H2O;甲醛和水氧分子吸附在S-TiO2(101)面时,吸附能为-788.12kJmol-1,甲醛的两个C-H键被拉断,H1原子与表面O原子成键,而H2原子与氧气中的一个O原子结合,形成HO2·自由基,此外,水分子脱离一个H原子形成OH ·自由基。水氧的存在为强氧化自由基的形成提供了必要条件,加速了甲醛分子的降解过程。