燃料电池阴极的氧还原反应(ORR)对燃料电池的主要性能起着关键性作用,寻找成本低、催化效果好的阴极材料对燃料电池的商业化应用与发展具有重要意义。本文基于色散校正的密度泛函理论(DFT-D),研究了本征锑烯、Pt,Co原子修饰锑烯及锑烯/石墨烯复合结构作为燃料电池阴极催化材料,对各氧还原中间物O、OH、O2、OOH的吸附特性,模拟了氧还原反应过程,计算了各步反应自由能变化和活化势垒。研究结果表明:Pt、Co原子在锑烯表面最稳定吸附结构的吸附能较大,分别为4.83eV和3.47eV,有利于形成金属的单原子分散,提高了催化剂的利用率;ORR中间物O、OH、O2和OOH在本征及Pt、Co原子修饰锑烯三种体系上的吸附能均呈线性关系,Pt、Co原子修饰后,ORR中间物在体系上的吸附作用明显增强;本征锑烯上ORR既存在四电子途径又存在二电子途径,且二电子途径是本征锑烯上的主要反应途径;Pt、Co原子修饰锑烯体系上的ORR只存在四电子途径,从热力学和动力学角度分析来看,Pt、Co修饰锑烯的ORR路径存在一定的相似性,表明Co修饰锑烯是Pt修饰锑烯的ORR电催化剂潜在替代物;与本征锑烯相比,锑烯/石墨烯复合结构对各ORR中间物的吸附作用有所增强,吸附O2和OOH时,O-O键存在完全断裂的可能;两种锑烯/石墨烯复合结构(A1、A2)上的氧还原反应共有三种途径,且都为四电子途径,与A1相比,A2上ORR的第一步O2的吸附过程自由能降幅更大,但A2对OH较大的的吸附作用限制了 ORR最后一步OH与H的结合,使得这一步自由能降幅小于A1。以上结果,为实验上探索金属原子修饰锑烯以及基于锑烯的复合结构作为氧还原反应催化电极材料提供了理论参考。