随着社会工业化进程的发展,由于钛白具有优异的理化性能,从而被广泛应用于工业生产中,例如颜料、医疗、化妆品、半导体和航天技术等领域。目前生产钛白的技术主要包括液相法、硫酸法和氯化法三种方法,其中氯化法生产更为符合经济和环保的双重标准。在氯化法生产钛白粉的工艺过程中,TiCl4和O2的反应属于毫秒极别,由于反应速度较快,难以从实验层面去研究其反应过程。因此选用量子化学计算方法研究其微观、高速的反应过程,本文主要采用第一性原理计算的方法研究二氧化钛成核过程的微观机理。主要的研究理论是基于密度泛函理论（DFT）,通过Material Studio软件中Castep和Dmol3两个重要模块进行二氧化钛成核微观机理的研究计算。主要的研究内容和结论如下:（1）通过Castep计算出完整金红石型表面以及含有氧缺陷的表面对TiCl4的沉积吸附,计算出沉积前后键长变化和电子转移数量、态密度和吸附能等。对其结果进行分析讨论得出TiCl4最佳的沉积位置为底面向下沉积。当表面含有氧空位时,随着氧空位增加,TiCl4电子转移增加,使得分子更容易在表面沉积。进一步计算出O2分子在含有氧缺陷的TiO2（110）表面进行沉积吸附,得出O2分子最佳沉积位点为垂直氧缺陷,垂直氧缺陷的吸附能为-10.37 k J·mol-1,电荷转移量为0.14 e V。（2）通过Castep计算出KCl中K+在金红石型TiO2（110）表面沉积,计算其沉积前后键长的变化以及电子转移,电荷密度和吸附能。K+在表面沉积具有促进反应过程中二氧化钛表面水分子水解的作用,从而使得水分子在TiO2（110）表面水解的能垒降低,水解能量从-1.5 e V降低到-3.9 e V,并且水解生成一个末端羟基和一个桥接氧,同时会促使金红石型表面呈现羟基化。羟基化后的表面加大了TiCl4在表面沉积的难度,使得吸附能变大,不易形成稳定的吸附结构,从而抑制了TiO2的形核。（3）通过Dmol3计算TiO2分子之间的团簇,进行过渡态搜寻计算最佳反应路径,通过计算不同个数TiO2分子团簇的激发态能量以及波长和振子频率,分析团簇成核过程。通过分析团簇过程中电子的LOMO和HOMO轨道,分析团簇过程中电荷的转移,不同的分子团簇结构所带有的电荷分布规律和团簇能量是不同的。