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在基于光电化学分解水制氢的人工仿生制氢系统中，电极、敏化剂和电解液组成了一个复杂界面，从微观角度了解界面现象对提高光氢转换效率至关重要。TiO2以催化活性高、稳定性好、对人体无毒、成本低等特点被认为是人工仿生制氢技术研究的首选阳极材料。本课题着重对锐钛矿相TiO2-水界面以及锐钛矿相TiO2-KOH溶液界面进行了分子动力学模拟计算，分析水的密度分布、水和K+的扩散性、表面电荷、电场以及电势分布等表面结构性质和静电特性，在此基础上对界面耗尽层宽度进行了计算，结果表明: 基于水与锐钛矿相TiO2(001)、(100)、(101)表面的相互作用，水分子有明显的分层结构，在贴近TiO2表面处水的扩散系数最小;随着表面距离的增加分层结构减弱直至消失，水的扩散系数也逐渐增加。由水的密度分布得到(001)、(100)、(101)表面上亥姆霍兹层宽度分别为10(A)、10(A)和9.2(A)。沿界面法线方向电场强度最大的为(100)表面，其次为(001)表面，而(101)表面最小。(001)、(100)、(101)表面的电势分别收敛于0.14V、0.28V和0.62V，分别对应三个表面上亥姆霍兹层的电势降。 基于KOH溶液与锐钛矿相TiO2(001)、(100)、(101)表面的相互作用，在TiO2三个表面上K+的配位数分别为0.96、0.80和0.81，相对未与TiO2表面接触的K+的配位数减少，使得离子水化作用减弱。K+在(001)和(101)表面有三类吸附位点，在(100)表面有两类吸附位点。由于K+稳定地吸附在贴近TiO2表面处使其扩散系数最小，由近表面到溶液体相K+的扩散性的变化(100)表面最大，(101)表面次之，(001)表面最小。沿界面法线方向电场强度最大的为(001)表面，其次为(101)表面，(100)表面最小。 通过对TiO2-水界面建立亥姆霍兹层与耗尽层的能量关系模型，推导出耗尽层宽度与亥姆霍兹层宽度和电势降的关系式，计算得出与水接触的(001)、(100)和(101)表面耗尽层宽度分别为474(A)、237(A)和99(A)，由此推测表面活性最好的为(001)表面，其次分别为(100)和(101)表面，这与实验报道结果一致。当TiO2浸入KOH溶液，KOH溶液的影响使得亥姆霍兹层电势降变大，大于TiO2-水界面上的电势降，计算得到的耗尽层宽度小于在水中产生的耗尽层宽度，即碱性电解质可使耗尽层宽度减小。