【摘 要】
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发展高效、低成本以及环境友好的氧还原电催化剂是实现燃料电池、锂-空气电池大规模应用的关键技术。非金属和过渡金属元素掺杂的石墨烯是认为最有可能实现这一目标的候选材
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发展高效、低成本以及环境友好的氧还原电催化剂是实现燃料电池、锂-空气电池大规模应用的关键技术。非金属和过渡金属元素掺杂的石墨烯是认为最有可能实现这一目标的候选材料之一。相比贵金属铂,掺杂石墨烯的催化活性相对较弱。因此,优化石墨烯的活性位点和探索石墨烯的催化活性与反应过程中电子态耦合之间的关联成为提高石墨烯基电催化剂的关键技术。本文采用基于密度泛函理论和从头算分子动力学模拟系统研究了各类非金属(N,P,Sb,S)和过渡金属(Fe,Co,Ni)杂质在石墨烯中的催化反应平衡电势和氧化还原反应的活化能,建立石墨烯电催化剂的反应活性与表界面电子态耦合之间的关系,并提出了设计石墨烯基电催化剂的理论规则。
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