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近些年来,氧化石墨烯、石墨烯、碳纳米管等低维碳材料在各个领域显现出光明的应用前景。对于它们的研究一直以来都是化学、物理、生物学、材料学的热点。对这些低维纳米材料的结构、性能以及众多物理化学性质的研究是其应用在各个领域的基础,也是众多科研人员关注的重点。本文通过第一性原理方法,重点研究了氧化石墨烯、石墨烯和碳纳米管及其掺杂体系的结构、对气体的吸附和催化性能,主要内容如下：首先,我们采用统计热力学方法研究了氧化石墨烯及氧化石墨烯上的缺陷结构。氧化石墨烯和通过氧化石墨烯还原得到的石墨烯是分散催化剂