实验中已经证明石墨烯用作为电极材料具有很高的比容量,而且N和B掺杂的石墨烯对里空气电池中的氧还原有很好的催化作用,所以掺杂石墨烯作为具有催化性能的电极材料而广泛的应用锂空气电池中。本文采用第一性原理的研究方法,对不同晶胞类型的单层石墨烯进行硼、氮以邻、间、对位三种相对位置共掺杂,并对共掺杂石墨烯的电子结构和锂原子及氧气Li、O2在掺杂表面的吸附性能做了详细研究。主要研究结论如下:(1)B、N以邻、间、对三种相对位置共掺杂不同晶胞类型石墨烯,石墨烯的能带出现带隙,价带最高点和导带最低点都出现在布里渊区的同一点,带隙属于直接带隙,而且价带和导带的能带分布更靠近费米能级。间位共掺杂结构的带隙均小于邻位和对位,而具有最好的导电性能。(2)由于B、C、N三种元素电负性的差异,共掺杂结构的电子重新分布,其中间位结构中各原子的电荷转移量均小于邻位和对位。B、C、N原子间发生杂化,而且杂化主要发生在各原子的2p轨道,其中B-C原子杂化轨道的能量状态较高更靠近费米能级,C-N原子杂化轨道分布在能量较低的区域。(3)B、N原子共掺杂破坏了石墨烯结构中的π电子对,活化了石墨烯的表面。与石墨烯相比B、N掺杂表面为锂提供更稳定的吸附位点,氧气在掺杂表面的吸附能也增加,但仍属于物理吸附。