在还原气氛中或在真空中，纯净TiO₂和C（N）掺杂TiO₂体系中很容易产生氧空位，但是其对各个体系电子结构和光催化活性的影响仍有较多争议。基于此，本文采用标准密度泛函理论开展了以下三部分的研究内容：氧空位对纯净TiO₂的电子结构及光催化活性的影响；氧空位对C掺杂TiO₂电子结构及光催化活性的影响；氧空位对N掺杂TiO₂电子结构及光催化活性的影响。通过形成能计算，发现在补偿掺杂（即氧空位释放的多余电子数与受主杂质引进的空穴数相等）的情况下，氧空位更倾向位于杂质离子最近邻的位置上。差分电子密度和Mulliken布居分析表明，氧空位释放的2个多余电子并没有局域在氧空位附近。在含氧空位的纯净TiO₂体系中，这两个电子主要位于与氧空位相连接的3个钛离子周围；在含氧空位的C（N）掺杂TiO₂体系中，这两个电子主要位于杂质离子和与杂质离子相连接的Ti离子周围。在包含氧空位的C（N）掺杂TiO₂体系中，杂质引进了带间隙态，氧空位则显著降低了深能级杂质带的能级，这使得光生载流子的复合几率极大地降低，对TiO₂光催化活性的提高非常有利。包含氧空位的C（N）掺杂TiO₂体系具有与传统阴阳离子补偿共掺杂TiO₂相似的优点，即可以降低单掺杂引进的杂质带的能级，消除某些深能级杂质带，降低光生载流子的复合几率。这为理解氧空位对C和N掺杂TiO₂电子结构及光催化活性的影响提供了一条新的思路。