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JACS: d-p杂化诱导“捕获-耦合-转化”实现Li–S电池的高效Nb单原子催化

NavyLIu
2023-01-16


image.png单原子催化剂在改善锂硫（Li–S）电池的缓慢反应动力学和锚定多硫化物方面得到了极大关注。第四周期的d区单原子元素可以与局部环境发生化学反应，从而对多硫化物锂产生有效的吸附和催化活性。在理论筛选的启发下，哈尔滨工业大学尹鸽平、娄帅锋首次设计了新型单原子铌催化剂，以改进硫的固定化和催化。

 

本文要点：

1) 计算表明，Nb–N4活性结构具有丰富的未填充反键轨道，即Nb–SAs@NC中局部扭曲的Nb–N位点导致dxz/yz和dz2能级的增加，导致成键轨道的填充和增强d–p轨道杂化，从而通过“捕获-耦合-转换”机制加速氧化还原动力学并促进电荷转移。

2) Nb–SAs@NC电池在1000次循环后表现出超过85%的高容量保持率，在7 C时具有740 mA h g–1的优异速率性能，5.2 mAh cm–2（5.6 mg cm–2）的优异面积容量。该工作为扩展阴极实现高能量密度锂电池提供了一个新的视角。

 

参考文献：

Yan Zhang et.al d-p Hybridization-Induced “Trapping–Coupling–Conversion” Enables High-Efficiency Nb Single-Atom Catalysis for Li–S Batteries JACS 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c10345

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c10345




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