(1)定义
OER（Oxygen Emission Reaction, 氧析出反应）和ORR（Oxygen Reduction Reaction, 氧还原反应）互为逆过程。OER为水失电子生成氧气的电极反应，ORR为氧气得电子生成水的电极反应。通常认为ORR经历以下步骤：
* + O2 + H+ + e- -> *OOH
*OOH + H+ + e- -> *O +H2O
*O + H+ + e- -> *OH
*OH + H+ + e- -> * +H2O
理想情况下每个单电子转移步骤能量变化均为1.23 eV，通过观察实际每步自由能变与1.23的差异可以判断过电势。
（2）结果案例展示
案例一：Free energy diagrams of two models for b) ORR, c) OER processes.
说明：The downhill free energy pathways in ORR at U = 0 V reveal that all electron transfer steps on Co-N4 and Co-N4-S3 are exothermic and can proceed spontaneously. With the potential increased to 1.23 V, the largest uphill free energy from the OH* hydrogenation step indicates the sluggish ratedetermining step (RDS).[22] Co-N4-S3 displays a significantly smaller adsorption free energy (0.35 eV) than Co-N4 (0.48 eV) at RDS, highlighting the critical role of S-doping in facilitating ORR process. Furthermore, the thermodynamic limiting potentials of Co-N4 and Co-N4-S3 models are calculated to be 0.75 and 0.87 V, explaining the superior ORR catalytic activity of Co-N4-S3.
来源文献：DOI: 10.1002/aenm.202002896
第一性原理计算的基本思想是将多个原子构成的体系看成是由多个电子和原子核组成的系统，并根据量子力学的基本原理对问题进行最大限度的“非经验性”处理。它只需要5个基本常数（m0，e，h，c，kB）就可以计算出体系的能量和电子结构等物理性质。它可以确定已知材料的结构和基础性质，并实现原子级别的精准控制，是现阶段解决实验理论问题和预测新材料结构性能的有力工具。并且，第一性原理计算不需要开展真实的实验，极大地节省了实验成本，现已被广泛应用于化学、物理、生命科学和材料学等领域。
适合的研究方向包括但不限于：催化、电池、半导体、金属材料、非金属材料、合金、纳米材料等
可以计算的体系包括但不限于：晶体、非晶、二维材料、表面、界面、固体等
常用软件：VASP，MS，CP2K，QE等
可以计算的内容包括但不限于：
材料的几何结构参数（如键长、键角、二面角、晶格常数、原子位置等）
材料的电子结构信息（如电荷密度、电荷差分密度、态密度、能带、费米能级、功函数、ELF等）
材料的光学性质（如介电常数等）
材料的力学性质（如弹性模量等）
材料的磁学性质（如磁导率等）
材料的晶格动力学性质（如声子谱等）
材料的表面性质（如吸附能，催化计算等）
复合材料的性质（异质结等内容）等等
