二十一世纪以来科技的进步和环境的变化对能源提出了更高的要求,发展新型绿色能源势在必行。燃料电池和电解水技术中现有的贵金属电催化剂（如Pt基材料,Ru/I基材料）由于成本高昂、稳定性差等缺点难以支撑它们的商业化应用,开发低成本、高性能的非贵金属催化剂成为当前研究的焦点,拥有独特几何、电子结构和物理和化学性能的二维过渡金属硫族化合物（2D-TMDs）就是一种颇有潜力的替代选择。本论文基于密度泛函理论,系统地研究了钴原子掺杂二碲化钼（Co/MoTe2）、异核双过渡金属原子掺杂二碲化钼（Co M/MoTe2）以及同核双过渡金属原子掺杂二硫化钼（MM/Mo S2）的氧还原（ORR）及氧析出（OER）电催化性能,通过几何结构分析、电子结构分析以及热力学分析多角度地讨论了其内在作用机制,并总结了一些规律和结论,内容主要包括:（1）Co掺杂MoTe2催化OER/ORR的理论研究:电子结构计算表明Co掺杂能够提升MoTe2的导电性,且Co原子和基底原子之间的相互作用有助于增强掺杂结构的稳定性。另外,作为一种本征OER/ORR惰性的二维材料,MoTe2经过Co原子掺杂之后OER/ORR催化活性得到了激活,但由于O中间体过高的吸附强度拉高了反应能垒,其催化性能依然存在提升空间。双原子催化剂（DACs）可能是解决这个问题的一种有效策略:掺杂的过渡金属双原子引入的局部协同作用也许能调控中间体吸附强度,从而进一步优化材料的催化性能。（2）Co、M双原子掺杂MoTe2催化OER/ORR的理论研究:根据第二金属M种类的不同,Co M/MoTe2可分成两类掺杂结构。其中Co Zn/MoTe2、Co Pd/MoTe2、Co Pt/MoTe2相比Co Fe/MoTe2,Co Ni/MoTe2,Co Cu/MoTe2拥有更好的OER/ORR催化活性。中间体吸附能计算和结构分析表明Co Zn/MoTe2,Co Pd/MoTe2,Co Pt/MoTe2中两个金属原子之间的协同作用能够调控氧原子和基底之间的吸附强度,降低决速步骤的反应能垒。相反,Co Fe/MoTe2,Co Ni/MoTe2,Co Cu/MoTe2上的O原子依靠“桥式”成键,反而增强了O中间体的吸附强度,因而其性能甚至比Co/MoTe2更差。此外,电子结构计算表明特殊的电子性质（如适中的自旋密度）也可能对控制吸附强度产生积极影响,这与前人在其他二维材料中发现的现象不谋而合,以上结果意味着这种影响规律可能泛用于不同双掺杂体系。（3）M双原子掺杂Mo S2催化OER/ORR的理论研究:Mo S2经过双过渡金属原子M掺杂后,Pd Pd/Mo S2表现出优异的双功能催化活性,Pt Pt/Mo S2表现出良好的OER活性,而其他结构的活性均较差。电子结构分析表明部分过渡金属能够增强Mo S2的导电性,同时削弱中间体的过强的吸附能,从而增强材料的催化性能。以上结果表明双原子掺杂相比传统的单原子掺杂能够更有效地提升TMD材料的催化性能,局部双原子之间的内在相互作用是提升活性的关键。在实验条件足够成熟之前,通过理论计算可以筛选适宜的掺杂元素,并对其催化性能作出预测,从而为实验提供有效的参考和指导。