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电-多相臭氧催化工艺（Electro-heterogeneous catalytic ozonation,E-catazone）是本课题组前期开发的一种新型高级氧化技术,该技术通过向负载TiO2纳米花(TiO2-NF)的多孔钛曝气阳极施加正电场,实现了电化学与臭氧（O3）-TiO2-NF多相催化反应的高效协同。前期研究中已经证实对于臭氧惰性新型污染物(布洛芬k O3=9.6 M-1s-1、对氯苯甲酸k O3<0.1 M-1s-1等),相比单独臭氧催化和电化学氧化,E-catazone可将污染物去除速率提升50～70倍,羟基自由基（·OH）产量提升两个数量级,已经初步证实外加正电场对O3分子在Ti/TiO2界面吸附转化并产生活性氧物质（reactive oxygen species,ROS）的强化作用。但是作为该强化作用的关键前提:外加正电场对Ti/TiO2-O3界面吸附强化作用机制尚不清晰,亟待研究。因此,本论文基于密度泛函理论（density functional theory,DFT）,开展外加正电场对Ti/TiO2界面吸附O3分子的作用机制研究,重点研究外加正电场对Ti/TiO2-O3界面吸附能的影响,识别关键吸附位点和吸附模式;研究外加正电场对不同Ti/TiO2晶面和晶型下强化作用的适用性;最后通过电荷密度与态密度分析,阐明外加正电场对Ti/TiO2界面吸附O3分子的强化作用机制。主要得出以下关键结论:（1）证实了外加正电场（0.2 V/（?）～1 V/（?））对O3分子在Ti/TiO2界面的强化吸附作用。在外加正电场为1 V/（?）时,钛基/锐钛矿型TiO2101晶面（Ti/TiO2（A101））上,相比未施加正电场,O3分子在Ti/TiO2界面吸附能(Eads)提升了29%～125%。（2）以Ti/TiO2（A101）晶面为例,明确了O3分子在Ti/TiO2界面吸附的关键位点（双H2O分子）和吸附模式（架桥吸附）。通过系统研究不同吸附位点(H2O分子、2H2O分子、单羟基（OH）、双羟基（2OH）、H2O分子与羟基（H2O-OH）协同吸附、Ti4+路易斯酸位直接吸附等)以及不同吸附模式（架桥吸附、单臂吸附）,研究发现以双H2O分子的架桥吸附模式下,O3分子更容易吸附在Ti/TiO2界面,具有更加稳定的吸附结构,所获得的吸附能Eads为-4.16 e V,远高于其他位点获得的吸附能（-0.87 e V～-3.04 e V）。（3）进一步证实了外加正电场在不同晶面Ti/TiO2（A001）和不同晶型钛基/金红石型TiO2110晶面（Ti/TiO2（R110））上也具有O3分子吸附强化作用。相比Ti/TiO2（A101）晶面,外加正电场对O3分子在Ti/TiO2（A001）、Ti/TiO2（R110）界面吸附能最大提升范围在（15%～31%）。（4）经过电荷密度与态密度分析,上述强化吸附作用主要是外加正电场引起了Ti/TiO2内部电荷的再分配,促进了界面H2O分子中的H原子电子云向O3分子中O原子发生迁移及轨道的重叠杂化作用,重叠程度与电场强度具有一定正相关性。综上所述,本论文从原子水平阐明了外加正电场对于O3分子与Ti/TiO2界面吸附反应的强化机制:外加正电场促进O3分子中O原子与界面H2O分子中H原子之间的电荷密度、电子转移及轨道的重叠杂化作用,进而减小O3分子与界面H2O分子间距,增加Ti/TiO2-O3的吸附能。上述强化机制的阐明可以为电化学精准调控臭氧多相催化与转化路径提供基础数据,为后续在工程中实时调控催化剂界面特性和ROS产生情况提供基本原理。值得注意的是,本文研究的外加正电场均小于H2O分子的分解电场（1.23 V/（?））,属于非法拉第反应区间,上述微弱电场的施加便可实现臭氧界面催化的高效提升,这为基于低耗、绿色的臭氧水处理技术开发提供了新思路。