锂-氧电池具有超高的能量密度(~3400 Wh/kg),有望成为下一代电池。为了实现锂-氧电池的长循环寿命和高容量性能,合理调控放电产物Li2O2的形成和分解途径至关重要。
在此,山东大学尹龙卫、Wang Peng、张志薇,纽约州立大学Yuguang C. Li、葛晓丽等人设计了一种含有Pt单原子(PtSAs)和高熵合金(HEA)纳米粒子的双催化活性位点的高效催化剂并用于Li-O2电池中的氧还原反应(ORR)。
研究显示,HEA伴随一个适度的d带中心可增强表面吸附LiO2中间体,而PtSAs活性位点表现出较弱的吸附能可促进可溶性LiO2转移。基于此,基于HEA@Pt-PtSAs催化剂的Li-O2电池表现出超低过电位(0.3 V)以及在1000 mA g-1下470次循环的超长循环性能。
总之,该工作报告了一种有效的HEA@Pt-PtSAs催化剂。研究显示,HEA@Pt和PtSAs共存暴露出丰富的活性位点,显著提高了催化活性。理论计算表明,HEA@Pt和PtSAs的中间吸附能力存在明显差异,导致Li2O2以不同的方式形成,协同加速反应动力学。
基于此,HEA@Pt-PtSAs催化剂在1000 mA g-1的高电流密度下,可以提供超低的极化电位(0.3 V),出色的放电容量(13116 mAh – g-1)和优异的循环性能(470次)。因此,该工作为多活性位点催化剂的精确设计提供了新的视角。
Tuning Dual Catalytic Active Sites of Pt Single Atoms Paired with High-Entropy Alloy Nanoparticles for Advanced Li-O2 Batteries, ACS Nano 2025 DOI: 10.1021/acsnano.4c12499
尹龙卫 国家杰青、教授、博士生导师 现主要从事功能材料的可控制备及其在太阳能电池、锂离子电池、光催化等领域的基础与应用研究。2010年获国家自然科学杰出青年基金资助,入选国家“新世纪百千万人才工程”,泰山学者特聘教授,获国务院政府特殊津贴,入选教育部新世纪优秀人才计划。在Nature Mater., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc.等有影响的学术期刊发表论文。任全国材料学会、全国体视学会、全国电镜学会理事,全国体视学会材料分会副理事长,山东电镜学会理事长。
声明:如需转载请注明出处(华算科技旗下资讯学习网站-学术资讯),并附有原文链接,谢谢!