氚作为氢的同位素,是重要的发光标记物质,也是核聚变原材料之一,而增殖剂是生产氚的唯一原材料。Li2TiO3具有良好的化学稳定性和释氚性能,被认为是最具潜力的固态增殖剂候选材料之一。然而目前氚在Li2TiO3中的扩散机理尚不明晰。本文采用第一性原理方法,从原子尺度对氚在Li2TiO3的迁移行为及其光学特性进行系统研究。对Li2TiO3理想晶体结构进行优化,通过自洽计算和非自洽计算,得到Li2TiO3晶体能带宽度为3.101 eV,说明其具有作为宽禁带半导体发光材料的潜质。进一步建立了不同的缺陷结构模型,结果发现Ti空位缺陷在Li2TiO3晶体中最难形成,O原子空位缺陷次之,Li原子空位缺陷最容易产生。在对晶体表面的结构优化中,1/3-Li覆盖的（001）表面是Li2TiO3的最稳定表面。在稳定的Li2TiO3晶体结构上构建了Li2TiO3晶体的空位缺陷,研究了氚在Li2TiO3晶体中Li空位、O空位以及Ti空位的吸附行为,并分析了不同空位对氚的捕获能力。结果表明,Ti空位对氚原子的捕获能力最强,可以容纳4个氚原子,O空位和Li空位仅能捕获1个氚原子。此外,当存在静水压时,随着静水压的增加,氚在空位中的吸附能降低,空位对氚的捕获能力减弱。在所得稳定吸附位的基础上,系统研究了氚原子在1/3-Li覆盖的（001）表面上的迁移过程,以及氚从晶体内部向该表面的迁移过程。结果表明,在此表面上,氚原子的迁移具有取向性,沿[100]方向迁移时,计算得到的迁移路径其迁移势垒最低,约为0.5 eV。而氚原子从晶体内部迁移到表面的势垒约为1.56 eV,远高于其在表面迁移的势垒。通过分析迁移过程中氚原子和相邻氧原子的局域态密度和电荷分布可知,氚原子与氧原子相互作用减弱,是导致氚原子从晶体内部迁移到表面势垒升高的主要原因。基于以上的研究结果,我们推测可以通过缺陷调节和表面改性来进一步改善Li2TiO3的释氚行为,为相关释氚实验提供理论指导。本文的研究模型也可以为其他增殖剂材料释氚行为的研究提供启发。