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施志聰/邵敏華Nano Energy：3D六角形Co-ZIFs-S衍生的Co NPs作為可在充電鋰-氧電池的高效催化劑

可再充電鋰氧電池（LOBs）因其高能量密度和環(huán)境友好而成為最有前途的儲(chǔ)能系統(tǒng)之一。然而，LOBs的發(fā)展仍然受到一些關(guān)鍵問題的阻礙。

近日，廣東工業(yè)大學(xué)施志聰教授和香港科技大學(xué)邵敏華教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種嵌入氮和硫共摻雜碳（H-Co-NSC）中的三維（3D）六角形的Co-ZIFs-硫脲/二甲基亞砜（H-Co-ZIFs-S）衍生的Co納米顆粒，然后在表面修飾低含量的釕（Ru）納米顆粒，以獲得Ru/H-Co-NSC作為L(zhǎng)OBs的有效催化劑。

研究發(fā)現(xiàn)，Ru/H-Co-NSC催化劑具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和催化性能，如容納不溶性放電產(chǎn)物L(fēng)i₂O₂，促進(jìn)離子/O₂的傳輸，增強(qiáng)電子傳導(dǎo)，表現(xiàn)出良好的OER/ORR動(dòng)力學(xué)。此外，Ru修飾的納米顆粒可以有效地抑制LOBs中H-Co-NSC暴露碳引起的一些副反應(yīng)。

第一性原理密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，Ru/H-Co-NSC中多個(gè)活性位點(diǎn)的協(xié)同作用可以有效地促進(jìn)LOBs中的ORR/OER動(dòng)力學(xué)。

因此，采用Ru/H-Co-NSC正極的LOBs具有較低的過電位、較大的比容量、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命和優(yōu)異的可逆性。該工作可能為設(shè)計(jì)更先進(jìn)的具有優(yōu)異電化學(xué)性能的金屬-空氣電池催化劑鋪平了道路。

3D Hexapod-shaped Co-ZIFs-S Derived Co Nanoparticles Embedded into Nitrogen and Sulfur co-Doped Carbon Decorated with Ruthenium Nanoparticles as Efficient Catalyst for Rechargeable Lithium Oxygen Battery. Nano Energy, 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106644.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106644.

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