本文基于第一性原理,对掺N石墨烯、掺P石墨烯以及NP共掺杂石墨烯进行吸附特性研究。具体通过分析各种石墨烯体系的稳定结构,对氧还原(ORR)反应的四种中间体(-O、-O2、-OH、-OOH)的吸附能、态密度、能带、吸附过程中成键的键长以及体系中各原子周围电子的转移情况进行计算,比对本征石墨烯、掺N石墨烯、掺P石墨烯以及NP共掺杂石墨烯四种体系的吸附特性,并且通过分析ORR反应过程中的四电子过程具体每一步的微观反应,分析反应路径,判断整体反应发生的方向和难易程度,以此衡量各种不同石墨烯对于氧还原反应的催化作用。结果表明,本征石墨烯吸附能力很弱,对氧还原反应的促进作用很小。经过N、P掺杂后,吸附性能显著提高,并且由于吸附能力的不同,不同的石墨烯体现不同的特点。掺P石墨烯对四种中间体的吸附能力比较强,在反应初始阶段由-OOH向-OH转化过程中的氧分子O-O键断裂中起到很好的效果;掺N石墨烯对四种中间体的吸附能力比较弱,对于由-OH向H20转化并脱附的反应过程十分有利。共掺杂石墨烯具有对-OOH和-O2的高吸附能特点以及对-OH的低吸附能特点,这使得NP共掺杂石墨烯既能保持掺P石墨烯对O-O键断裂的促进作用,又保持了掺N石墨烯对于反应生成物脱附方面的优良性能,这和单一掺杂的吸附特点是不同的。通过对不同石墨烯ORR反应过程的研究,发现共掺杂的前、后反应步骤的自由能变化大,反应比较容易发生,具有比单一掺杂石墨烯更好更优异的对氧还原反应的催化效果。