随着人类社会的不断发展,能源和环境问题日益凸显。为了实现可持续发展,一方面要提高清洁无污染的可再生能源在能源结构中的比例;另一方面要探索如何有效地转化二氧化碳等温室气体。半导体光催化技术可以直接利用太阳光来活化催化剂,诱发光化学反应,在太阳能利用和温室气体转化方面有着光明的应用前景。在这方面,开发和利用新型可见光催化剂以提高光催化效率是重要的研究方向。银/卤化银材料由于结合了贵金属等离子体共振效应、金属-半导体异质结结构和半导体光催化性能等特点,表现出优异的可见光催化活性,被认为是一类非常有前途的新型可见光催化剂。本论文利用量子化学密度泛函理论（DFT）方法,研究晶面、贵金属团簇修饰和多元卤素掺杂协同效应对其电子性质的影响,揭示能带结构的调控机理,深入认识影响半导体催化剂催化性能的微观机制,阐述银/卤化银光催化剂组成-结构-催化性能的关系,为高效可见光催化剂的设计提供理论依据。采用DFT/DFT+U理论方法,研究了溴化银（100）和（110）等低指数晶面结构和电子性质。AgBr（110）面原子配位数比（100）低,悬空键多,在优化的结构中极化较强,表面弛豫较大,表现出较小的带隙和较高的活性。同时,研究了银原子在（100）和（110）面的吸附,并以光解水为探针反应研究其催化性能。研究发现,催化性能由高到低依次为:Ag/AgBr（110）>Ag/AgBr（100）>AgBr（110）>AgBr（100）,所以Ag/AgBr（110）面具有较高的光催化活性。当银团簇修饰AgBr（110）面时,由于银团簇与溴化银表面原子之间电子轨道的杂化,在本征带隙中产生了金属诱导带间态,该能带跨越体系的费米能级,是电子半填充状态,使整个体系呈现一定的金属性能。该金属诱导帯间态,调节了体系的能带结构,将体系的光响应拓宽到可见光甚至是近红外区域,增强了光吸收效率。由体系价带和导带边缘电位可知,纳米银团簇修饰的AgBr（110）表面满足光催化CO₂和H₂O生成CH₃OH的电位条件。随着银团簇增大,团簇几何结构由二维变为三维,体系的光响应范围红移,甚至对红外光也有一定程度的响应,并且对可见光的吸收强度不断增强,提高了体系的光吸收效率。通过进一步研究光催化还原CO₂和H₂O反应的自由能变化,发现所研究的Ag_n/AgBr（110）（n=1-13）体系中,Ag₁₃/AgBr（110）表面对光催化CO₂和H₂O生成CH₃OH反应具有最高的光催化活性。当金银合金纳米团簇Ag_13-nAu_n（n=0-5）修饰AgBr（110）表面时,由于金银元素的协同效应,电子由金属团簇转移到半导体,同时在金属团簇中有部分电子由银原子转移到金原子。在本征带隙中产生了金属诱导帯间态,由于与价带较近,使得体系光吸收拓宽到近红外区域。Ag_13-nAu_n（n=1-3）修饰的体系对可见光吸收强度大于Ag₁₃修饰的体系。随着合金团簇中金原子含量的增加,金银/溴化银体系导带的还原过电位呈现先减小后增大的趋势,转折点在Ag₁₀Au₃/AgBr（110）面。对光催化CO₂和H₂O生成CH₃OH反应的自由能变化进行研究的结果表明,在Ag₁₂Au/AgBr（110）表面的光催化反应自由能升高幅度最小,因此是所研究的几种合金团簇修饰的体系中光催化活性最高的体系。碘元素在溴化银中的掺杂增强了溴化银价带顶电子态密度。随着碘元素含量增加,吸收光谱不断红移,峰值强度不断增加,位置也逐渐红移。同时,随着碘元素含量的增加,碘溴化银导带还原反应过电位先增大后减小,过电位最大,催化活性最强的是Ag₂BrI体系。与Ag₂BrI（100）表面相比,Ag₂BrI（110）表面具有较高的表面活性。银原子修饰的（110）和（100）面与相应完美表面的吸收光谱相比,光吸收范围拓宽到可见光区域,增强了光的吸收效率,对光催化还原CO₂和H₂O反应的还原过电位更大。其中,Ag/Ag₂BrI（110）表面具有最强的光催化性能。