随着化石燃料的不断消耗以及不断提高的环保要求,人类社会急需寻找能够替代或者部分替代化石燃料的清洁能源。直接将太阳能转化为稳定化学能的光催化分解水的技术在此背景下受到广泛的关注与研究。但由于目前没有能够同时满足催化效率高,物理化学稳定性高以及成本低廉的催化剂,光催化分解水技术要实现实用化还需要进一步的研究。光催化分解水的过程主要由两个电化学反应构成:产氢(HER)与析氧(OER)。目前的研究表明,析氧反应是制约光催化分解水过电势较高、无法实用化的瓶颈,因此许多相关领域的研究人员都在寻找能够降低析氧反应过程中过电势的催化剂,研究对象有钒酸铋、氧化铁、氧化亚铜和碳三氮四等材料。钒酸铋因其带隙在2.4eV-2.5eV,可以吸收可见光的能量而在众多光催化剂中脱颖而出。并且钒酸铋的带隙电势在理论上非常适于催化OER反应。除此之外,钒酸铋还具有无毒性、化学稳定性高以及成本低廉等优势。很多研究均已证明掺杂Mo或者W元素会显著提高钒酸铋的催化效率,而钒酸铋晶体由两个主要的晶面组成,并且催化反应过程发生于表面附近。因此本文采用第一性原理计算研究在表面附近掺杂Mo或者W元素对于钒酸铋晶体电子结构的影响。计算结果证明掺杂Mo/W会形成局域的极化子,极化子的位置与掺杂元素、掺杂位置距表面的深度有关。我们通过各元素d轨道能量和层间电场成功的解释了极化子的形成与迁移。由于光催化反应发生在表面附近,表面附近形成的极化子有利于减少电子空穴的复合率,从而促进催化效率的提高。并且我们还研究了光催化的另一种途径:产物为氢气与双氧水。