环境污染和能源危机成为制约社会发展和人类生存的两大难题。因此,科研工作者试图开发和探索新型无污染的可再生资源用来解决上述问题。其中,光催化技术因其潜在的优势,诸如可以将地球上最为丰富的资源之一太阳能转化为化学能以及可以用来降解有机污染物等,受到了越来越多的关注。传统的半导体光催化材料二氧化钛(Ti02)和钛酸锶(SrTiO3)具有成本低、无毒、高的化学稳定性以及不产生二次污染等特征,成为光催化研究领域中最为瞩目的材料。这些光催化材料不仅可以在光照下分解水制氢而且还具有很强的光氧化降解有机污染物的能力。然而,经过研究人们发现这些传统的半导体光催化材料通常具有较大的禁带宽度,大多只能吸收占太阳光谱中约为5%的紫外光,限制了其对太阳能的利用率。因此,拓展传统半导体光催化材料的光吸收范围成为了近十几年的研究热点之一,在这一方面科研人员做了大量的研究工作。此外,寻找新型的具有广谱吸收的光催化材料也是解决问题的有效办法之一。最近,关于新型光催化材料的探索研究取得了很大的进展,人们陆续发现了一些具有可见光吸收的光催化材料。与此同时,对具有近红外光响应的光催化材料的探索研究也取得了很大的突破,我们课题组在实验上首次发现羟基磷酸铜(Cu2(OH)PO4)在近红外光的照射下可以光催化降解有机污染物。为了更深入地理解其光催化机理和对其光催化活性进行调控,我们从理论上对这种材料进行了系统的研究。本文基于第一性原理密度泛函理论并结合键价理论和德拜公式,在理论上深入研究了羟基磷酸铜的有关光催化性质。通过理论计算分析,我们进一步阐释了它的光催化微观机制,总结了一些有价值的规律,提出了改善其光催化性能的可行方案,为之后的理论和实验研究提供了一定的指导作用。本论文总共分为四章：第一章,简要介绍了半导体光催化的机理,概括叙述了羟基磷酸铜的研究背景和现状。第二章,介绍了密度泛函理论的基本框架、几种交换关联泛函的内容和发展、计算中用到的基组和赝势方法等以及本论文所使用的第一性原理计算软件包。第三章,从理论上系统研究了羟基磷酸铜与近红外光催化相关的性质。具体地,本论文计算了羟基磷酸铜的能带结构、能带分解电荷密度,进一步阐释了它的近红外光吸收机理以及光生载流子的分离转移机制。计算了其能带结构中价带顶和间隙能带底附近的载流子有效质量,并结合计算的三维能带结构对载流子在各个方向上的迁移能力进行了系统的对比。此外,我们还计算了它的晶体结构中多面体单元的净偶极矩,为改进其光催化活性以及设计新的光催化材料提供了一种可行性方案。第四章,对本论文进行了总结,并对以后的工作做了展望。