超薄二维材料因具有独特的物理性能已成为当前凝聚态物理和材料物理领域的研究热点。同时面对能源短缺及“双碳”目标，清洁能源及其制备成为关注重心。其中被寄予重大希望的水分解制氢一直需要有力的催化剂设计指导。因此，本项目拟结合多尺度第一性原理计算以及相关实验，对超薄TiO2纳米片及其金属修饰结构的水分解产氢出氧性能进行高通量筛选以及机理探究，并利用机器学习建立催化描述算符为新型半导体催化剂设计提供指导。