作为一种新型的研究手段，第一性原理在材料研究领域有着广泛的应用。本书将利用第一性原理从微观角度探究金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2以及TiO2-B等TiO2基光催化材料的活性表面对几种常见有害气体（如HCHO、CO、CO2、NOx、SO2等）的吸附过程与作用机理为例，讨论了TiO2表面/分子作用体系的微观构型、物理化学性质及其表面化学活性，计算了TiO2材料活性面对这些有害气体的吸附作用以及气体分子在该表面的分解与脱附过程，分析了TiO2活性面在降解有害气体时体系的成键、电子结构、体系的构型特点等，得出了TiO2活性面在降解有毒有害气体的内在物理机制，为设计高效能、高稳定性的TiO2 基光催化材料提了供理论依据，并丰富金属氧化物半导体催化剂的基础理论，为进一步改善TiO2基光催化材料的催化活性、开发新型高效TiO2基光催化材料提供了有益的思路与启示。