通过工程化 B-N 掺杂控制 $\gamma$-和 6,6,12-石墨炔的 HER 活性与稳定性：DFT 与反应性 MD 模拟

石墨炔提供了一种化学异质的 $sp/sp^{2}$ 碳骨架，具有独特的电子能态和位点选择性反应性。本文结合密度泛函理论（DFT）和反应性分子动力学模拟，评估了原始、B 掺杂、N 掺杂和 B-N 共掺杂的 $\gamma$-石墨炔及 6,6,12-石墨炔（邻位/间位/对位）。$\gamma$-石墨炔是半导体，而 6,6,12-石墨炔表现出各向异性类狄拉克半金属色散。B/N 替换通过掺杂剂的 $\pi$ 杂化重构了近 $E_F$ 态，B-N 配对通过供体-受体补偿稳定了缺陷，其中邻位替换最为有利。氢吸附在原始晶格上仍然较弱，但在掺杂后得到局部优化，近热中性的 $\Delta G_{\mathrm{ads}}$ “热点”主要位于掺杂剂邻近的 $sp$ 碳位点上。300 K 下的反应性 MD 进一步揭示了活性与稳定性的权衡：$\gamma$-石墨炔中的 B-N 邻位在没有灾难性键断裂的情况下维持了受控的氢吸收，而 B-N 间位/对位则发生降解，6,6,12-石墨炔通常更容易过度加氢。这些结果确定了 B-N 几何结构是石墨炔基 HER 催化剂的关键设计变量，该催化剂既需要有利的 $\Delta G_{\mathrm{ads}}$，也需要有限温度下的加氢稳定性。