Category of Research Project：國家自然科學基金項目
Number of Research Project：22075223
list of participants ：木士春等
beginning and ending dates ：2021-2024
課題簡介：
缺陷工程已成為近年來碳基催化劑的研究焦點。由于本征缺陷的不可或缺性，其對催化活
性的影響不容忽視。碳本征缺陷由于價鍵結構的不同，通過優化該位點上的局域電子態可改善
反應物種的吸附及轉化，理論上應能降低反應活化能壘。針對碳拓撲缺陷，特別是碳本征五元
環缺陷存在的結構演化及全解水電催化作用機制不明確等關鍵科學問題，本項目擬采用化學/
物理裁剪法在碳框架中構筑五元環拓撲結構；利用球差矯正透射電子顯微鏡完成碳五元環拓撲
缺陷幾何構型的可視化觀測，并通過綜合物性分析及理論形成能計算結果，揭示其結構演化規
律；探究富含五元環拓撲缺陷碳材料的全解水（HER/OER）電催化反應性，拓展其電催化功能
及應用；最后，利用密度泛函理論對本征五元環缺陷的電子結構、吸附能及反應吉布斯自由能
進行計算，分析其催化作用機制。研究成果將有助于人們更好地認識碳本征五元環拓撲缺陷的
結構演化規律，并深入理解其在全解水中的反應活性及電催化機理。