卟啉类化合物在自然界中有着广泛的存在,在材料科学、医学、生物化学等许多领域都发挥着重要作用。关于有机分子和宽能带半导体之间的研究对于其在传感器、太阳能电池装置以及催化方面的应用有重要意义。金属卟啉以及卟啉类化合物与Ti02体系具有下列功能：(a)具有在气体传感器或纳米多孔催化材料的光催化反应中作为活性位点的能力；(b)对于太阳能光谱的吸收性能使其在光电应用方面成为有潜力的备选物,因此引起了人们广泛的研究兴趣。然而,关于氧化物表面金属与卟啉的络合反应研究较少,我们进行模型界面的研究,有利于把握真实器件中最基本的物理问题,利用现代表面科学手段解释有机／氧化物界面的相互作用,不仅为相关有机光电器件的构筑和优化提供理论依据,而且为有机电子学的发展提供更多的实验基础。因此本文以四苯基卟啉(2HTPP)、镍卟啉(NiTPP)、金红石Ti02(110)为研究对象,借助同步辐射光电子能谱(SRPES)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描隧道显微镜(STM)和密度泛函理论计算(DFT)表面科学手段研究了卟啉与镍在金红石Ti02(110)表面的原位络合反应以及分子构型的变化。本论文进行的工作分为以下几个部分：(1)制备了还原性和化学计量比金红石Ti02(110)-1×1表面,比较不同表面对2HTPP分子薄膜的影响。另外还进行了2HTPP和NiTPP薄膜的热稳定性研究,结果表明,这两种分子都具有较好的热稳定性,通过多层薄膜退火可以制备单层薄膜,脱附温度在550 K左右,且单层分子可耐温至610 K。若继续升高温度,单分子层薄膜不会完全脱附,而是进一步分解,最终会有碳留在Ti02(110)表面。(2)利用XPS, STM和DFT研究了Ti02(110)-1×1表面2HTPP分子与Ni原子之间的原位络合反应。如果先沉积2HTPP分子再沉积Ni原子,室温下就可以形成NiTPP。如果改变反应物的沉积顺序,先沉积Ni原子再沉积2HTPP分子,需要退火至550 K,克服反应所需的活化能,络合反应才能发生。从2HTPP到NiTPP分子的络合反应过程中,分子吸附构型从马鞍型变为四重对称性分子,且相对于2HTPP分子,生成的NiTPP在表面上旋转了450,与理论计算结果一致。(3)结合SRPES, STM和DFT研究了Ti02(110)-1 ×2表面2HTPP分子与Ni原子之间的原位络合反应。室温下2HTPP分子与Ni原子可以发生络合反应,与反应物的沉积顺序无关,但是最终的NiTPP生成比例不同。改变反应顺序后,先沉积2HTPP分子后沉积Ni原子,最终的NiTPP生成比例比先沉积Ni原子的络合反应要高。相比TiO2(110)-1×1表面,吸附在TiO2(110)-1×2表面单链或者双链附近的团簇Ni颗粒较小,岛密度较大,增加了后沉积Ni原子生成NiTPP的比例。另外Ni原子在Ti2O3增链上的迁移使得室温下先沉积Ni原子后沉积2HTPP分子的络合反应可以发生。从2HTPP到NiTPP分子的络合反应过程中伴随分子吸附构型的变化,从倾斜的沿[001]方向的二瓣结构马鞍构型变为四瓣结构,其中两个对角的苯环沿[001]方向排列,与理论计算结果一致。