质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种传统能源的替代型新能源,具有高效率、高能量密度和环境友好型等一系列优点,因而成为最有发展前途的一款电池。发展低贵金属含量、高活性和高稳定性的氧还原反应（ORR）催化剂是PEMFC成为商业化实用技术的关键。然而合理的催化剂设计依据对反应机理的深刻认识,基于此,以密度泛函理论（DFT）为主的第一性原理和高性能计算技术基础上的现代计算化学则为反应机理的研究带来了契机。本文利用DFT研究了ORR在纯Pt（111）、Pt₃Sn（111）、Pt_ML/P_ML/Pt（111）表面上的热力学和动力学性质,明确了反应机理。同时也分析了Pt_ML/（SnP）_2ML/Pt（111）和Pt _ML/（PSn）_2ML/Pt（111）的活性和稳定性,从而在理论方面确定了有应用前景的ORR催化剂。因此,本文主要研究了以下几方面内容:首先,利用DFT方法及周期性平板模型详细研究了ORR在Pt（111）和Pt₃Sn（111）表面上的热力学和动力学性质。对比结合能,确定了最稳定的吸附构型;对比活性能,确定了反应路径(O_2ad→OOH_ad→O_ad→OH_ad→H₂O_ad)。根据反应路径,我们确定了ORR在Pt（111）和Pt₃Sn（111）表面上的速率控制步骤(O_ad+H_ad→OH_ad),对应的活化能垒分别为0.77 eV和0.66 eV。由此可知,ORR更倾向于在Pt₃Sn（111）表面上发生。其次,采用DFT方法详细计算了ORR在Pt_ML/P_ML/Pt（111）表面上的热力学和动力学性质。其理论计算结果表明,同一吸附物种在不同吸附位上有不同的结合能,总体的结合能强于Pt（111）。对比活化能后,发现它与Pt（111）和Pt₃Sn（111）表面具有相同的反应路径,其速率控制步骤的活化能为0.61 eV,但反应路径上的其它步骤的活化能均大于在Pt（111）上所需的活化能。最后,通过DFT计算对比分析了Pt_ML/（SnP）_2ML/Pt（111）和Pt_ML/（PSn）_2ML/Pt（111）催化剂的表面电荷、d带中心、吸附能和偏析能,此理论结果表明Pt_ML/（PSn）_2ML/Pt（111）型结构是最稳定的结构,且应该有更好的催化活性。