能源作为人类发展的根本保证,在推动社会进步方面发挥了重大作用。当前,人类的能源结构依然以化石燃料为主,这导致了环境污染,资源枯竭等一系列的问题。为有效缓解这一情况,改善能源的使用结构,科研人员对新能源的开发利用进行了大量研究。近年来,电催化在能源,材料,环保等方面都发挥了重要作用,在对O2、N2、CO2等物质的电化学转化方面都展现了显著优势,有效加快了反应速率,降低了反应势垒。近年来,随着石墨烯的发现,由单层原子构成的二维（2D）材料得到了广泛研究。这类材料具有良好的电学,化学性能,因此成为了电催化领域中一类重要的催化材料,有效的促进了氧还原、二氧化碳还原、氮还原等反应的发生,提高了反应效率。目前,已开发出了MXene,氮化硼,磷烯等一系列2D材料,均展现出了良好的催化活性。锑烯（antimonene）作为一种类似于磷烯的新型2D材料,其由有序的单层锑原子构成,具有高载流子迁移率和大的比表面积,因此在电催化领域受到关注。本文通过第一性原理研究,对过渡金属掺杂锑烯（TM/antimonene）催化氧还原反应（ORR）、氮还原反应（NRR）、二氧化碳还原反应（CO2RR）分别进行了研究,主要研究成果如下:首先,研究了十二种不同过渡金属Fe,Co,Ni,Cu,Ru,Rh,Pd,Ag,Os,Ir,Pt和Au掺杂锑烯催化ORR反应的活性。研究发现,受不同金属的影响,TM/antimonene上各反应中间体吸附性能及催化活性都有着明显不同。当掺杂的金属为Au时,其吸附能适中,拥有最小的过电位,展现出优异的ORR活性。其次,对十四种TM/antimonene（TM=Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Mo,Ru,Rh,Pd,W,Os,Ir和Pt）催化NRR反应的活性进行了研究。通过对三种不同的NRR反应机制研究发现,氮气在TM/antimonene上更倾向于以末端结构进行吸附,进而通过远端和交替路径发生反应,而不会通过酶促机制进行。同时还发现,中心金属原子对其NRR的催化活性和中间体吸附能都有影响。Mn/antimonene不仅对氮气和各中间体的吸附都适中,同时也具有较低的吉布斯自由能值（ΔG）,且能有效抑制其竞争反应（HER）的发生,因此被认为是理想的NRR催化剂。最后,研究了TM/antimonene催化CO2RR反应的机理与活性。通过对十种不同反应路径的研究发现,中心金属对TM/antimonene（TM=Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Os,Ir和Pt）的吸附性能和催化活性有显著影响,仅有Fe/antimonene,Co/antimonene和Pd/antimonene在吸附CO2时不需要吸收能量,表现出对CO2良好的吸附性能。Fe/antimonene和Co/antimonene不仅对所有中间体都具有适中的吸附能,同时其ΔG也较低,且对HER有一定的抑制作用,因此可以作为性能良好的CO2RR催化剂。