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近年来，二维材料越来越受到科研人员的关注。钛酸钠、钾盐具有与石墨烯相类似的层状结构，但关于如何对其进行分离获得二维材料的研究很少。本文主要对获取二维单分子层结构的钛酸盐和TiO2的可能性及其结构特点进行研究。采用第一性原理计算了Na2Ti3O7和NaKTi3O7的几何结构、电子结构、表面能及层间结合力。通过电子结构计算，分析两者的能带结构、态密度、电荷密度，得出结论认为：(1) Ti原子与层内O原子之间的强结合力是钛酸盐层状结构得以稳定存在的主要原因；(2)在NaKTi3O7结构中，Na、K原子与同侧的(Ti3O7)2-层之间的作用力的增强，有助于Na、K原子与近邻的(Ti3O7)2-层结合并独立存在；(3)层间结合力的计算显示，NaKTi3O7的层间结合力比Na2Ti3O7更小，有助于层状结构剥离形成单分子层结构。采用平面波超软赝势方法计算了锐钛矿相TiO2(101)面的稳定结构及纳米TiO2超薄层的电子结构及光学性质。在结构优化的基础上计算了TiO2(101)面6种表面原子终止结构的体系总能量和表面能，根据能量最低原理确定了最稳定的终止结构。在此基础上，建立不同厚度(0.23~1.56nm)的超薄层模型(其中0.23nm的模型是锐钛矿相TiO2(101)面的最小结构单元，为TiO2单分子层)，计算了超薄层厚度对能带结构、电子态密度及介电函数、吸收系数、反射率等的影响。结果表明：随着薄层结构厚度的增加，电子结构方面，导带下移且占据宽度减小，带隙值逐渐变小；光学性质方面，光吸收峰强度逐渐减小，且吸收边有一定程度的红移。以TiO2为前驱体，NaOH、KOH混合溶液作为矿化剂，填充度为68%，在140℃条件下水热反应24h，合成钛酸盐；经XRD和TEM分析，初步判断钛酸盐以单分子层形式存在。采用HCL溶液酸化处理钛酸盐在常温条件下获得钛酸，而后在不同温度下加温处理获得纳米TiO2薄层。产物的光吸收谱显示，光吸收在紫外区呈现强吸收，吸收峰位于265nm左右，光学带隙约为3.7eV，表明它比体材料具有明显的带隙宽化。