铜及其合金由于其出色的性能在工业和日常生活中得到了更广泛的应用。令人遗憾的是,铜在富含Cl-的海洋环境应用中时会遭受严重的局部腐蚀。因此,开发一种高效的抗氧化腐蚀涂层,是保护铜及其合金降低腐蚀损害的普遍、实用和首选的方法。石墨烯由于其本身出色的屏蔽性能被用于防腐蚀抗氧化涂层,但实验表明石墨烯的防腐蚀能力并不如理论上的优异,氧的扩散行为会使石墨烯形成“边缘撕裂”加剧铜基底的腐蚀。因此,本文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算模拟,从动力学和热力学角度出发,通过对氧和氯原子在铜基底石墨烯上吸附结构、吸附能、态密度、扩散能垒和差分密度电荷等的计算结果分析,探究海洋环境下氧在铜基底表面石墨烯/缺陷石墨烯上的吸附扩散机理。此外,选取B、P、S和Si四种非金属掺杂铜基底上石墨烯以提高其在海洋环境下的抗氧化耐腐蚀性。主要研究结果如下:1)计算模拟了大气环境下（无氯原子）铜表面石墨烯层上氧的吸附扩散行为。吸附能结果表明铜基底的存在显著促进了氧原子的吸附,扩散能垒结果显示基底铜的存在使氧更容易在石墨烯的扩散,从而使铜基底上石墨烯更易裂解失效,最终加速腐蚀现象。掺杂结果表明氧在Si掺杂石墨烯上的吸附能最小,在S掺杂石墨烯吸附能最大。氧原子在B掺杂石墨烯上的扩散能量均为正值,略低于其在S掺杂石墨烯上的扩散能垒,但因氧在S掺杂石墨烯上的扩散过程中有最大能量释放,因此,铜基底上B掺杂石墨烯在大气环境下可能有最佳的防腐蚀抗氧化性能。2)模拟计算了氧在更恶劣的海洋环境下（含氯原子）铜表面完整石墨烯上的扩散。结果表明铜基底的存在提高了氯原子在石墨烯上的吸附能。氯原子的存在促进了氧原子在石墨烯上的吸附。扩散能垒结果表明氯原子的存在促进了氧原子在石墨烯上的扩散效率。海洋环境下,氧在P掺杂石墨烯上的吸附能最低。海洋环境下Si掺杂石墨烯具有最高的扩散能垒（2.14 e V）,B掺杂石墨烯上扩散能垒为0.76 e V。因此,海洋环境下,Si掺杂石墨烯在海洋环境下的防腐蚀抗氧化能力最好,其次是B掺杂石墨烯,P掺杂石墨烯的防腐蚀抗氧化性能可能会不理想。3)进一步探讨计算海洋环境下氧在铜表面缺陷石墨烯上的穿透扩散。计算结果表明基底铜的存在显著提高的氧在石墨烯上的吸附,氧在缺陷石墨烯上的吸附能远远大于在无缺陷石墨烯。海洋环境下氧在缺陷石墨烯上的扩散能垒（1.72e V）表明氯原子能显著提高氧在铜基石墨烯的渗透扩散能力。掺杂结果表明S掺杂石墨烯具有更高的共价性能。B掺杂缺陷石墨烯后,氧和氯原子的吸附能最低,且氧在B掺杂的缺陷石墨烯扩散能垒最高（3.71 e V）。综上,基底铜的存在促进了石墨烯本身的氧化腐蚀。B掺杂铜基底上石墨烯最有利于降低氧的扩散和穿透石墨烯/缺陷石墨烯的效率,从而提高铜基石墨烯在海洋环境中的防腐蚀抗氧化性能。本研究为B掺杂铜基石墨烯在海洋环境中的应用提供了理论依据。