摘要：运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了小尺寸锐钛矿相（n,0）型TiO2纳米管（D〈16A）的几何构型、电子结构和光学性质。结果表明：随着管径增大,体系单位TiO2分子的形成能降低,体系趋于稳定；在管径14A左右,（n,0）型TiO2纳米管会发生一次构型的转变。能带分析显示, TiO2纳米管的电子态比较局域化,小管径下（D〈14A）其导电性更好；随着构型的转变, TiO2纳米管由直接带隙转变为间接带隙,并且带隙值随着管径的增大而增大,这是由于π轨道重叠效应的影响大于量子限域效应所导致的结果。两种效应的竞争,使得TiO2纳米管的介电函数虚部ε2（ω）谱的峰值位置随管径增大既可能红移也可能蓝移,管径大于9A（即（8,0）管）之后, TiO2纳米管的光吸收会出现明显的增强。

关键词：tio2纳米管 第一性原理 电子结构 光学性质 

单位：福建农林大学机电工程学院 福州350002 中国科学院福建物质结构研究所 福州350002