項目類別：國家自然科學基金項目
項目編號：22075223
參與人員：木士春等
起止日期：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(jié)構(gòu)的不同，通過優(yōu)化該位點上的局域電子態(tài)可改善
反應(yīng)物種的吸附及轉(zhuǎn)化，理論上應(yīng)能降低反應(yīng)活化能壘。針對碳拓撲缺陷，特別是碳本征五元
環(huán)缺陷存在的結(jié)構(gòu)演化及全解水電催化作用機制不明確等關(guān)鍵科學問題，本項目擬采用化學/
物理裁剪法在碳框架中構(gòu)筑五元環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)；利用球差矯正透射電子顯微鏡完成碳五元環(huán)拓撲
缺陷幾何構(gòu)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(jié)果，揭示其結(jié)構(gòu)演化規(guī)
律；探究富含五元環(huán)拓撲缺陷碳材料的全解水（HER/OER）電催化反應(yīng)性，拓展其電催化功能
及應(yīng)用；最后，利用密度泛函理論對本征五元環(huán)缺陷的電子結(jié)構(gòu)、吸附能及反應(yīng)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(huán)拓撲缺陷的
結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，并深入理解其在全解水中的反應(yīng)活性及電催化機理。