电解水是电化学储能和转换研究的焦点,析氧反应（OER）电催化剂的设计与合成是提高电解水能效的关键。铁基层状复合金属氢氧化物（LDHs）是高效的OER电催化剂之一,通过对其微观结构进行调控,可以有效提升其电催化性能。常见优化催化剂微观结构的手段有对催化界面进行修饰及调控其厚度与尺寸,本文采用密度泛函理论（DFT）对含空位及Ir O2负载的铁基LDHs电催化剂的结构特征、电子性质、电催化析氧反应机理等方面进行了研究,并探究了在剥层过程中层间距拉伸对LDHs（不同金属种类、比例,阴离子种类）的能量与性质的影响,主要内容和结论如下:（1）建立了含有8种不同空位类型的单层NiFe-LDHs与CoFe-LDHs模型（单空位:H、O、Ni、Fe;金属-氧双空位:Ni/Co-O、Fe-O;金属-氧-氢三空位:Ni/Co-O-H、Fe-O-H）,从结构、电子性质、机理等方面研究了不同类型空位对Ni/Co Fe-LDHs催化OER性能的影响。结果表明:在单空位Ni/Co Fe-LDHs上,OER势能决定步骤为（H2O（l）+O*→OOH*+H++e-）,在双空位与三空位Ni/Co Fe-LDHs上,OER势能决定步骤为（OOH*→*+O2+H++e-）。计算发现吸附能之差(ΔGOOH*-ΔGOH*)与过电势(ηOER)呈现“火山型”关系,含有Fe-O-H空位的Ni Fe-LDHs与含有Fe空位的Co Fe-LDHs位于“火山型”的顶点,它们的ηOER分别是0.388 V和0.817 V,故含有三空位的Ni Fe-LDHs催化性能较好。对这两种空位的3d轨道的部分态密度进一步分析,发现这两种空位的引入均可以使费米能级（EF）附近的电子离域,并且使得d带中心远离EF移动,将对中间体较强的吸附能减弱为适中的吸附能,有效降低了ηOER进而提升了电催化OER性能。（2）计算了以NiFe-LDHs与CoFe-LDHs为前体得到的复合氧化物（NiFeOOH与Co Fe OOH）在负载Ir O2前后的电子性质及电催化OER机理,并对贵金属负载前后的活性位点进行了理论筛选。结果表明:Ni/Co Fe OOH在负载Ir O2前后,OER势能决定步骤均为（H2O（l）+O*→OOH*+H++e-）,且活性位点均是Fe位点。经过Ir O2负载后能够有效降低势能决定步骤的吉布斯自由能变,与其清洁表面和上一章的体相LDHs相比,负载后的催化剂过电势更低。通过差分电荷图与Hirshfeld电荷分析可看出,Ir O2可以将电子转移到金属活性位点,从而提高OER催化性能。（3）计算了含有6种不同层间客体与7种不同层板主体的MⅡnMⅢ/ΙV-A-LDHs(MΙΙ=Mg2+,Co2+,Ni2+,Zn2+;MΙΙΙ=Al3+,Ga3+,Fe3+;MΙV=Ti4+;n=2,3;A=Cl-,NO3-,Cl O4-,SO42-,CO32-,HCOO-)在不同层间距下结合能与能带结构的变化。结果表明:对于以上13种LDHs的结合能均会随着层间距拉伸倍数（n）的增大而先增加后不变,结合能拐点对应的拉伸倍数区间是n=1.9～2.4,说明超过此范围主客体相互作用将十分微弱,发生剥层。通过分析能带结构发现对于以上LDHs,若层间阴离子电荷越大,层板含有d轨道未充满的过渡金属,则越有助于降低禁带宽度,同时发现LDHs剥层后会导致其禁带宽度缩小,这有利于加快电子传输,实现高效电催化OER。本论文证明了空位及负载对催化剂性能的影响及其对电催化OER效率的提升作用;明确了LDHs剥层行为对其结构、能带与性能的影响,为铁基LDHs类OER电催化剂的筛选与设计提供了理论信息及依据。