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目前，以掺杂的石墨烯、碳纳米管等碳材料作为氧还原电催化剂的研究为燃料电池领域的研究热点。其中，石墨炔以其独特的电子结构和物理、化学性质而备受瞩目。本课题首先构造了扶手椅式石墨炔纳米管（GNT），应用密度泛函理论方法，系统地研究了N、B、P、S等元素的掺杂效应对石墨炔纳米管催化氧还原反应机理及性能的影响。结果表明N和B掺杂的该类材料以O₂的end-on吸附开始，中间经历O−H₂O的解离机理最终完成四电子还原过程；而P掺杂的材料以O₂的side-on吸附开始，直接经历O−O解离机理最终完成整个反应。预测的催化活性顺序为N-GNT > B-GNT > P-GNT > S-GNT，这与实验发现的掺杂碳纳米管的活性顺序非常类似。

以上研究结果发表在英国皇家化学会（RSC）出版的物理化学权威期刊Physical Chemistry Chemical Physics上（影响因子4.5；标题：Graphyne Nanotubes as Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction:

The Effect of Doping Elements on the Catalytic Mechanisms；DOI: 10.1039/C5CP05350A），我院为第一作者单位和通讯单位.....‍