氧还原反应（ORR）在可再生能源转换和储存系统中发挥着不可替代的作用，如金属空气电池和燃料电池，因为它们能够直接将氧还原为水或H2O2，并释放电子以供电化学系统使用。然而，这个反应涉及到一个多电子-质子耦合的过程，其反应动力学较慢，质量传输效率低，系统过电势高，严重阻碍了其商业应用。近年来，研究人员对原子水平分散催化剂表现出极大兴趣，因为它们具有异常高的原子利用效率、可调节的活性位点和优异的催化选择性。然而，由于单金属原子的热力学不稳定性，开发一种经济高效且耐久的ORR电催化剂仍然是一个重大挑战。

随着现代计算机技术的迅速发展，理论计算为催化剂的预测和筛选创造了重要机遇。通过基于量子力学计算整个催化系统的电子结构，可以探索电催化剂在原子水平上的“结构-活性关系”。这为材料设计提供了微观层面的理论指导，使得可以确定反应位点和固有反应机制。与合成实验模式不同，理论计算引导的方法允许首先在理论上预测各种材料性质和结构-性能关系，然后指导实验合成。这无疑为材料开发奠定了理论基础，显著缩短了开发周期，为新型高效催化剂的合理设计铺平了道路。

因此，东华大学罗维教授与邱鹏鹏副教授在这篇评论中，指明了理论计算在确定催化活性位点和理解反应机理方面的重要作用，强调了理论计算在辅助设计和合成高效氧还原反应催化剂方面的重要性。最后，对该领域面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。我们旨在通过这一评论为其他电催化剂的合成和设计提供一些理论计算指导。