《燃料电池催化剂——结构设计与作用机制》共10章，在概述了国内外能源状况和燃料电池的分类、特点、发展壁垒的基础上，详细介绍了氧还原电催化剂的结构与催化机制、密度泛函理论在氧还原反应研究中的应用、过渡金属-氮-碳催化剂的结构与作用机制、二维碳材料的结构与作用机制、富勒烯与其他笼形材料的结构与作用机制、金属有机骨架催化剂的结构与作用机制、氮化碳的结构与作用机制及载体增强作用，最后对燃料电池催化剂的研究情况进行了总结，并展望了未来的发展方向。
本书具有较强的专业性和先进性，可供从事电催化、燃料电池及相关领域科学研究和技术研发的专业人员参考，也可供高等学校化学类、能源类、材料类等专业的师生参阅。

第1章 绪论
1.1 当前国内外能源状况
1.2 燃料电池的分类及特点
1.3 燃料电池的发展壁垒
参考文献
第2章 氧还原电催化剂的结构与催化机制
2.1 概述
2.2 催化机制的理论研究方法
2.2.1 密度泛函理论
2.2.2 第一性原理分子动力学方法
2.3 氧还原催化机理
2.4 金属催化剂催化的氧还原机理
2.4.1 纯铂
2.4.2 铂基合金
2.4.3 非铂基金属
2.5 非贵金属催化剂催化的氧还原机理
2.5.1 过渡金属大环类化合物
2.5.2 金属氧化物、氮化物、硫化物
2.5.3 导电聚合物复合催化剂
2.5.4 碳基材料
2.6 小结
参考文献
第3章 密度泛函理论在氧还原反应研究中的应用
3.1 概述
3.2 评估氧还原催化活性的方法
3.2.1 中间体的吸附能
3.2.2 反应势能曲线
3.2.3 由线性吉布斯能量关系计算可逆电势
3.2.4 反应能垒
3.2.5 催化剂电子结构
3.3 评估氧还原稳定性的方法
3.3.1 金属溶解电势
3.3.2 金属共聚能
3.3.3 活性中心的金属结合能
3.4 GGA不同泛函的计算精确度
3.4.1 孤立的氧还原物种的键长
3.4.2 孤立的氧还原物种的键解离能
3.4.3 氧还原物种在催化剂表面的吸附能
3.4.4 反应过程分析
3.5 小结
参考文献
第4章 过渡金属-氮-碳催化剂的结构与作用机制
4.1 概述
4.2 单核钴（铁）酞菁与双核钴（铁）酞菁
4.2.1 在酸溶液中的稳定性
4.2.2 吸附与催化机制
4.2.3 电子结构分析
4.3 钴—聚吡咯催化剂
4.3.1 钴—聚吡咯的结构稳定性
4.3.2 钴—聚吡咯的催化过程分析
4.3.3 钴—聚吡咯的尺寸效应
4.3.4 协同效应
4.4 Fe(Co)Nx（x=1～4）内嵌石墨烯催化剂
4.4.1 结构与稳定性评估
4.4.2 氧分子的吸附
4.4.3 反应过程分析
4.5 FeN4内嵌碳纳米管催化剂的尺寸效应
4.5.1 结构与稳定性评估
4.5.2 氧还原物种的吸附
4.5.3 基元反应的相对能量
4.5.4 电子结构效应
4.6 类FeNx的催化位点：FeSx结构
4.6.1 结构筛选
4.6.2 氧气分子的吸附行为分析
4.6.3 氧还原反应路径分析
4.6.4 抗中毒能力分析
4.7 金属效应与配体效应
4.7.1 金属中心及配体结构
4.7.2 吸附情况分析
4.7.3 HOMO-LUMO能隙分析
4.8 小结
参考文献
第5章 二维碳材料的结构与作用机制
5.1 概述
5.2 金属直接掺杂石墨烯的催化机制
5.2.1 结构与稳定性评估
5.2.2 吸附关系分析
5.2.3 反应过程及限速步骤分析
5.3 氮-氧共掺杂石墨烯的催化机制
5.3.1 掺杂位置与形成能
5.3.2 氧还原物种吸附情况比较
5.3.3 催化反应能量与能垒
5.3.4 氧还原活性起源
5.4 硼、氮掺杂的α-和γ-石墨炔的催化机制
5.4.1 硼掺杂的α-石墨炔
5.4.2 氮掺杂的α-石墨炔
5.4.3 硼、氮共掺杂的α-石墨炔
5.4.4 硼、氮分别掺杂的γ-石墨炔
5.5 小结
参考文献
第6章 富勒烯与其他笼形材料的结构与作用机制
6.1 概述
6.2 氮掺杂富勒烯的催化机制
6.2.1 稳定性与电荷分布
6.2.2 氧还原中间体的线性吸附关系
6.2.3 相对能量图
6.3 内嵌金属富勒烯的催化机制
6.3.1 Fen@C60（n=1～7）的结构和电子性质
6.3.2 通过吸附性能预测活性
6.3.3 抗中毒能力
6.4 富勒烯表面掺杂金属的催化机制
6.4.1 结构与稳定性
6.4.2 吸附强度比较
6.4.3 吉布斯自由能
6.4.4 线性关系与过电势
6.5 硼氮纳米笼与硅碳纳米笼
6.5.1 硼氮纳米笼的催化机制
6.5.2 硅碳纳米笼的催化机制
6.6 小结
参考文献
第7章 金属有机骨架催化剂的结构与作用机制
7.1 概述
7.2 Ni3(HITP)2：一种新的催化位点导致的高氧还原活性
7.2.1 Ni3(HITP)2片层材料的结构与性质
7.2.2 含氧物种在Ni3(HITP)2的吸附
7.2.3 ORR机理及活性位点分析
7.3 X3(HITP)2的结构与催化机制
7.3.1 催化活性位点的选择及含氧物种的吸附
7.3.2 氧还原路径
7.3.3 含氧物种的吸附能线性关系与活性限速步
7.3.4 相对稳定性与抗中毒能力
7.4 不同配体对MOF材料氧还原催化性能的影响
7.4.1 材料模型构建与性质
7.4.2 配体效应
7.4.3 不同活性位点的相对能量变化
7.5 小结
参考文献
第8章 氮化碳的结构与作用机制
8.1 概述
8.2 非金属原子掺杂g-C3N4的ORR活性
8.2.1 催化活性位点的选择及氧气的吸附
8.2.2 能带结构和偏态密度分析
8.3 过渡金属原子掺杂g-C3N4的催化机制
8.3.1 结构与稳定性
8.3.2 氧还原中间产物的吸附
8.3.3 氧还原路径及相对能量变化
8.4 小结
参考