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金属卟啉、酞菁大环配合物作为一种优越的氧还原催化剂得到了广泛的研究,但是,由于实验手段的限制,人们对这一类催化剂在分子水平上的催化机理研究较少,为了弥补实验手段的不足,研究人员利用量子化学计算的手段来研究金属卟啉、酞菁大环配合物的微观催化机理并取得了一些进展,这些成果为合成更高效的金属配合物催化剂提供了理论基础。本文利用密度泛函理论计算软件ADF模拟卟啉铁(FeP)、卟啉钴(CoP)、酞菁铁(FePc)和酞菁钴(CoPc)催化剂分子上氧气分子的吸附和电化学还原反应,通过分子动力学模拟手段来判断中间还原产物。给出氧分子催化还原机理:(1)对与FeP和FePc而言,氧分子被还原为水分子和吸附氧原子,吸附氧原子继续与质子发生反应形成水分子,为四电子还原机理。(2)对于CoP和CoPc而言,氧分子被还原为过氧化氢分子。由于过氧化氢在催化剂上的吸附能很小,一旦形成还原产物则很快从催化剂上解离,为二电子还原机理。