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目前，以摻雜的石墨烯、碳納米管等碳材料作為氧還原電催化劑的研究為燃料電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中，石墨炔以其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和物理、化學(xué)性質(zhì)而備受矚目。本課題首先構(gòu)造了扶手椅式石墨炔納米管（GNT），應(yīng)用密度泛函理論方法，系統(tǒng)地研究了N、B、P、S等元素的摻雜效應(yīng)對(duì)石墨炔納米管催化氧還原反應(yīng)機(jī)理及性能的影響。結(jié)果表明N和B摻雜的該類材料以O₂的end-on吸附開始，中間經(jīng)歷O?H₂O的解離機(jī)理最終完成四電子還原過程；而P摻雜的材料以O₂的side-on吸附開始，直接經(jīng)歷O?O解離機(jī)理最終完成整個(gè)反應(yīng)。預(yù)測(cè)的催化活性順序?yàn)?/span>N-GNT > B-GNT > P-GNT > S-GNT，這與實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的摻雜碳納米管的活性順序非常類似。

以上研究結(jié)果發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)（RSC）出版的物理化學(xué)權(quán)威期刊Physical Chemistry Chemical Physics上（影響因子4.5；標(biāo)題：Graphyne Nanotubes as Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction:

The Effect of Doping Elements on the Catalytic Mechanisms；DOI: 10.1039/C5CP05350A），我院為第一作者單位和通訊單位.....?