Освоена методика моделирования и проведения кластерных расчетов комбинированным (QM/MM) методом ONIOM на примере нанокластеров Ti35O70, имитирующих рутильную (110)-поверхность. Оказалось, что метод ONIOM очень чувствителен к выбору модельной системы: при выборе квантово-химической области необходимо учитывать ближайшее кислородное окружение адсорбционных центров (пятикоординированных атомов Ti на поверхности). Нехватка атомов О вокруг них приводит к неправильному зарядовому распределению и, как следствие, к переоценке энергии водной адсорбции. Разработана и апробирована методика проведения квантово химических расчетов для изучения механизма молекулярной и диссоциативной адсорбции молекулы H2O на поверхности нанокластера Ti35O70. Получены равновесные геометрии молекулярной и диссоциативной адсорбции H2O на рутильной (110)-поверхности TiO2, геометрия переходного состояния, а также проведена оценка активационного барьера для диссоциативной адсорбции. Согласно ONIOM (B3LYP/6-31G(d, p):UFF) расчетам, диссоциативная адсорбция H2O на рутильной (110)-поверхности нанокластера Ti35O70 оказывается энергетически более выгодной, чем молекулярная (-24.31 ккал/моль против -19.16 ккал/моль). Но при этом она протекает с большим активационным барьером, равным 22.87 ккал/моль (1 эВ), что хорошо согласуется с экспериментами, которые указывают на полное отсутствие или слабую диссоциацию воды на дефектах рутильной (110)-поверхности TiO2. Рассчитанные величины колебательных частот молекулярно и диссоциативно адсорбированной молекулы H2O на рутильной (110)-поверхности TiO2 попадают в диапазон экспериментально определенных значений.