课题简介：

缺陷工程已成为近年来碳基催化剂的研究焦点。由于本征缺陷的不可或缺性，其对催化活

性的影响不容忽视。碳本征缺陷由于价键结构的不同，通过优化该位点上的局域电子态可改善

反应物种的吸附及转化，理论上应能降低反应活化能垒。针对碳拓扑缺陷，特别是碳本征五元

环缺陷存在的结构演化及全解水电催化作用机制不明确等关键科学问题，本项目拟采用化学/

物理裁剪法在碳框架中构筑五元环拓扑结构；利用球差矫正透射电子显微镜完成碳五元环拓扑

缺陷几何构型的可视化观测，并通过综合物性分析及理论形成能计算结果，揭示其结构演化规

律；探究富含五元环拓扑缺陷碳材料的全解水（HER/OER）电催化反应性，拓展其电催化功能

及应用；最后，利用密度泛函理论对本征五元环缺陷的电子结构、吸附能及反应吉布斯自由能

进行计算，分析其催化作用机制。研究成果将有助于人们更好地认识碳本征五元环拓扑缺陷的

结构演化规律，并深入理解其在全解水中的反应活性及电催化机理。