近日，我院博士研究生张微微在国际著名期刊《Applied Energy》（中科院一区，TOP期刊，IF=10.1）发表研究论文“First-principles calculations insight into non-noble-metal bifunctional electrocatalysts for zinc–air batteries”（DOI：10.1016/j.apenergy.2025.125925）。

锌空气电池（ZABs）凭借其成本效益、安全特性与环境友好性，在储能领域掀起了研究热潮。然而，空气电极上氧还原（ORR）与析氧（OER）反应的动力学迟滞问题，催生了高性能电催化材料的迫切需求。第一性原理计算通过精准解析材料原子尺度特性及其电催化作用机制，为空气电极催化剂的理性设计提供了理论依据，已成为开发新型高效电催化剂的重要研究手段。本文系统阐述第一性原理计算方法体系，着重论述其在ZAB空气电极催化材料研究中的核心作用：通过系统性梳理催化剂的电子结构特征、气-液界面氧/水分子的扩散动力学规律以及多步催化反应机制，结合典型研究案例揭示了过渡金属d带中心调控策略、氧物种动态演化规律以及ORR/OER吉布斯自由能垒等关键科学问题。在此基础上，进一步探讨了计算与实验协同研究范式在ZAB领域的应用潜力，并展望了第一性原理计算在界面模型构建、动态过程模拟等方面的发展挑战与前沿方向。全文特别强调理论计算对揭示"材料结构-界面行为-催化性能"构效关系的科学价值，为突破ZAB技术瓶颈提供新思路。

上述工作是在导师王勇教授和李永存副教授指导下完成，并得到了黑龙江省自然科学基金和海南省重点研发项目的资助。