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空气电极广泛应用于燃料电池、金属--空气电池以及其他电化学行业，发挥着重要的作用。其中，氧还原电催化剂起着至关重要的作用。研究发现，在Pt／C催化剂中掺入Fe，形成Pt-Fe／C合金催化剂后，催化剂的寿命和催化活性都有明显改善。本文采用模型化学的方法，利用量子化学从头计算(ab initio)和密度泛函理论(DFT)，对铂铁合金催化剂在稳定性和催化活性方面改善的原因进行了理论研究。本文以Pt／C和Pt-Fe／C合金催化剂的三个基本晶面(100、 110、 111晶面)及载体C构成的原子簇为模型，通过对各晶面体系能量、Mulliken集居数及前线轨道等性质的分析，发现铂铁合金催化剂不仅与载体碳的结合更加紧密，而且能够增加(100) 和(111) 晶面上Pt原子的电荷密度，升高体系HOMO的能量，从而解释了合金催化剂寿命和活性得以改善的原因。本文对铂铁合金催化剂中形成渗碳体的情况亦做了初步研究，分析了渗碳体的形成对催化剂性质的影响。最后，对铂及铂铁合金催化剂表面吸附氧的离解过程进行了量子化学计算，发现Fe的引入使得吸附氧的O-O键变弱，进一步解释了合金催化剂活性的提高。