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层状钛（铌）多聚酸盐是一种新型的光催化材料，为了构建新型高效脱硫光催化剂并实现对其可控组装改性，本研究采用密度泛函理论计算了系列层状钛（铌）多聚酸盐的几何结构和电子结构、深入分析了层间阳离子对层状材料能带结构的影响，讨论了影响层状钛（铌）多聚酸盐光催化氧化性能的主要因素及其对有机硫污染物吸附与光催化氧化机理，为构建、开发绿色高效去除有机硫污染物光催化材料提供了有益参考。
运用密度泛函理论，通过Materials Studio软件中的CASTEP和DMol3程序，系统计算了层状钛（铌）多聚酸盐的几何结构、能带组成以及态密度等相关性质，从理论上解释了不同类型层状钛（铌）多聚酸盐材料的结构特征与带隙成因。钛酸盐的带隙能量随着组成的变化而变化，价带主要由O2p和Ti3d组成，导带主要由Ti3d和O2p组成，同时，O2s、Ti4s不同程度地参与了价带和导带的形成，对体系带隙能量的变化有一定的影响。层状铌酸盐的价带主要由O2p和Nb4d组成，导带主要由Nb4d和O2p组成，同时，O2s和Nb5s也不同程度地参与了价带或导带的形成，从而使其带隙能量发生变化。层状钛铌酸盐的能带结构相对比较复杂，随着体系的变化其能带组成发生相应的变化。在K3Ti5NbO14和KTi6Nb5O25中，O2p、Nb4d、Nb5s、Ti3d和Ti4s都参与了价带的形成，Nb4d、Ti3d和O2p轨道都参与形成了导带，但在K3Ti5NbO14中，Ti3p、Nb5s和Ti4s对价带和导带的形成都有贡献，从而导致K3Ti5NbO14的禁带宽度比KTi6Nb5O25的要宽0.863eV。在几何结构上，K2Ti2O5、K2Ti3O7、K2Ti4O9、KNbO3、KNb3O8、K3Ti5NbO14、KTi6Nb5O25这些体系中，阳离子处在开放或隧道较大的层间，可以在实验上通过离子交换等方式进行修饰和改性:K2Ti6O13、K2Ti7O15、K2Ti8O17、K2Nb4O11、K3Nb7O19这些体系中，阳离子处在封闭的层间隧道中，不易被替换。
深入讨论层间阳离子对层状钛（铌）多聚酸盐带隙结构的影响。库仑力场的影响。随着层间离子半径的减小，库仑力场增加，对八面体结构MO6(M=Ti、Nb)中O2p极化作用增强，导致M—O—M’键发生较大畸变，进而影响到材料价带和导带位置;随着层间阳离子电荷的增加，层间阳离子与层板之间的相互作用增强，高电荷的阳离子与多个MO6八面体相互作用，与氧原子之间的距离增大，使层间阳离子与氧之间的相互作用变弱，其价层轨道与O2p之间杂化变弱，禁带宽度变窄。阳离子杂化的影响。层间阳离子存在与O2p轨道杂化的现象，并且在价带和导带中都有一定的贡献，杂化程度不同，贡献大小不一样，对材料带隙能量的影响取决于阳离子提供杂化轨道的能级与O2p轨道能级的高低。阳离子电子结构的影响。层间离子的电子组态发生变化时，对价带和导带的贡献程度发生了变化，进而导致材料的带隙能量不同。氢离子的特性。H+常常选择与O2-结合，对O2p极化作用相对于金属阳离子而言有所增强，导致带隙能量发生变化，光谱响应区间发生移动。在KNbO3和HNbO3、KNb3O8和HNb3O8、K2Nb4O11和H2Nb4O11、K2Ti4O9和H2Ti4O9、K4Nb6O17和H4Nb6O17、KTiNbO5和HTiNbO5、K3Ti5NbO14和H3Ti5NbO14等这些体系中，由于H+的极化作用，导致其带隙能量比相应盐的带隙能量要小;在K2Ti2O5和H2Ti2O5、K2Ti6O13和H2Ti6O13等这些体系中的影响效果则相反，这主要与H1s参与能带形成时体系整体能量变化有关。
运用实验和理论计算相结合的方法研究了层状（钛）铌多聚酸盐对有机硫污染物吸附与光催化氧化性能。层板组成与结构对硫化物吸附性能的影响。材料的光谱响应随着组成层板主体结构的金属氧化物的不同而不同。材料对硫化物的吸附性随着聚合度(Ti/O、Nb/O或Ti/Nb)的变化而变化，材料的相结构变化对催化氧化硫化物的影响比较大。阳离子结构特征对硫化物吸附性能的影响。讨论了层间阳离子电子结构不同产生的光谱响应区间的变化，影响其对硫化物的吸附性能。在对SrNb2O6和SrrNb2O6能带分析中发现，层间离子价层电子组态由4d0变化到4d105s2时，Sn2+的5s轨道参与形成了SnNb2O6的价带，抬高了价带的位置，5s轨道上的电子优先填充在价带上，从而改变了SnNb2O6的带隙能量，影响其对硫化物的吸附性能。提出层状钛铌酸盐对甲硫醇的可能氧化机理。根据半导体光催化剂催化氧化的基本原理，通过具体实验并结合大量实验数据的总结归纳，再通过有机硫污染物甲硫醇等活性位点的理论计算与分析，提出了层状钛铌酸盐对有机硫污染物（以甲硫醇为代表）的吸附和光催化氧化的可能机理。
通过对层状钛（铌）酸盐结构特征、带隙成因及其对有机硫污染物吸附与光催化氧化的研究，为进一步构建、开发以及修饰新型层状光催化材料提供了理论参考。
运用密度泛函理论，通过Materials Studio软件中的CASTEP和DMol3程序，系统计算了层状钛（铌）多聚酸盐的几何结构、能带组成以及态密度等相关性质，从理论上解释了不同类型层状钛（铌）多聚酸盐材料的结构特征与带隙成因。钛酸盐的带隙能量随着组成的变化而变化，价带主要由O2p和Ti3d组成，导带主要由Ti3d和O2p组成，同时，O2s、Ti4s不同程度地参与了价带和导带的形成，对体系带隙能量的变化有一定的影响。层状铌酸盐的价带主要由O2p和Nb4d组成，导带主要由Nb4d和O2p组成，同时，O2s和Nb5s也不同程度地参与了价带或导带的形成，从而使其带隙能量发生变化。层状钛铌酸盐的能带结构相对比较复杂，随着体系的变化其能带组成发生相应的变化。在K3Ti5NbO14和KTi6Nb5O25中，O2p、Nb4d、Nb5s、Ti3d和Ti4s都参与了价带的形成，Nb4d、Ti3d和O2p轨道都参与形成了导带，但在K3Ti5NbO14中，Ti3p、Nb5s和Ti4s对价带和导带的形成都有贡献，从而导致K3Ti5NbO14的禁带宽度比KTi6Nb5O25的要宽0.863eV。在几何结构上，K2Ti2O5、K2Ti3O7、K2Ti4O9、KNbO3、KNb3O8、K3Ti5NbO14、KTi6Nb5O25这些体系中，阳离子处在开放或隧道较大的层间，可以在实验上通过离子交换等方式进行修饰和改性:K2Ti6O13、K2Ti7O15、K2Ti8O17、K2Nb4O11、K3Nb7O19这些体系中，阳离子处在封闭的层间隧道中，不易被替换。
深入讨论层间阳离子对层状钛（铌）多聚酸盐带隙结构的影响。库仑力场的影响。随着层间离子半径的减小，库仑力场增加，对八面体结构MO6(M=Ti、Nb)中O2p极化作用增强，导致M—O—M’键发生较大畸变，进而影响到材料价带和导带位置;随着层间阳离子电荷的增加，层间阳离子与层板之间的相互作用增强，高电荷的阳离子与多个MO6八面体相互作用，与氧原子之间的距离增大，使层间阳离子与氧之间的相互作用变弱，其价层轨道与O2p之间杂化变弱，禁带宽度变窄。阳离子杂化的影响。层间阳离子存在与O2p轨道杂化的现象，并且在价带和导带中都有一定的贡献，杂化程度不同，贡献大小不一样，对材料带隙能量的影响取决于阳离子提供杂化轨道的能级与O2p轨道能级的高低。阳离子电子结构的影响。层间离子的电子组态发生变化时，对价带和导带的贡献程度发生了变化，进而导致材料的带隙能量不同。氢离子的特性。H+常常选择与O2-结合，对O2p极化作用相对于金属阳离子而言有所增强，导致带隙能量发生变化，光谱响应区间发生移动。在KNbO3和HNbO3、KNb3O8和HNb3O8、K2Nb4O11和H2Nb4O11、K2Ti4O9和H2Ti4O9、K4Nb6O17和H4Nb6O17、KTiNbO5和HTiNbO5、K3Ti5NbO14和H3Ti5NbO14等这些体系中，由于H+的极化作用，导致其带隙能量比相应盐的带隙能量要小;在K2Ti2O5和H2Ti2O5、K2Ti6O13和H2Ti6O13等这些体系中的影响效果则相反，这主要与H1s参与能带形成时体系整体能量变化有关。
运用实验和理论计算相结合的方法研究了层状（钛）铌多聚酸盐对有机硫污染物吸附与光催化氧化性能。层板组成与结构对硫化物吸附性能的影响。材料的光谱响应随着组成层板主体结构的金属氧化物的不同而不同。材料对硫化物的吸附性随着聚合度(Ti/O、Nb/O或Ti/Nb)的变化而变化，材料的相结构变化对催化氧化硫化物的影响比较大。阳离子结构特征对硫化物吸附性能的影响。讨论了层间阳离子电子结构不同产生的光谱响应区间的变化，影响其对硫化物的吸附性能。在对SrNb2O6和SrrNb2O6能带分析中发现，层间离子价层电子组态由4d0变化到4d105s2时，Sn2+的5s轨道参与形成了SnNb2O6的价带，抬高了价带的位置，5s轨道上的电子优先填充在价带上，从而改变了SnNb2O6的带隙能量，影响其对硫化物的吸附性能。提出层状钛铌酸盐对甲硫醇的可能氧化机理。根据半导体光催化剂催化氧化的基本原理，通过具体实验并结合大量实验数据的总结归纳，再通过有机硫污染物甲硫醇等活性位点的理论计算与分析，提出了层状钛铌酸盐对有机硫污染物（以甲硫醇为代表）的吸附和光催化氧化的可能机理。
通过对层状钛（铌）酸盐结构特征、带隙成因及其对有机硫污染物吸附与光催化氧化的研究，为进一步构建、开发以及修饰新型层状光催化材料提供了理论参考。