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?廣工大Small：通過SnS2-MXene異質(zhì)結(jié)界面的內(nèi)建電場協(xié)同加速硫物種的吸附-電催化

開發(fā)高效的異質(zhì)結(jié)電催化劑并揭示其促進(jìn)硫物種吸附-電催化的原子級界面機(jī)制在鋰硫電池（LSBs）中具有挑戰(zhàn)性。基于此，廣東工業(yè)大學(xué)李運(yùn)勇教授（通訊作者）等人報道了具有界面內(nèi)建電場（BIEF）的多功能SnS₂-MXene異質(zhì)結(jié)，作為解釋BIEF加速協(xié)同吸附-電催化雙向硫轉(zhuǎn)化作用的模型。異質(zhì)結(jié)界面快速推進(jìn)了豐富的Li⁺/e^–轉(zhuǎn)移，從而大大降低了Li₂S成核/分解能壘，促進(jìn)了硫的雙向轉(zhuǎn)化。

作者通過DFT計(jì)算研究了SnS₂-Mxene異質(zhì)結(jié)協(xié)同加速吸附-催化轉(zhuǎn)化硫物種的催化機(jī)理。結(jié)果表明，由于Mxene中的Ti原子容易失去電子，而SnS₂中的S原子容易獲得電子，并且在Mott-Schottky的影響下，SnS₂-Mxene異質(zhì)結(jié)形成自發(fā)的BIEF，導(dǎo)致電子從Mxene流向SnS₂，因此SnS₂表面容易與更多的多硫化鋰（LiPSs）結(jié)合。

本文分別計(jì)算了態(tài)密度、吸附能、電荷密度差分和分解能壘，進(jìn)一步證實(shí)了SnS₂-MXene異質(zhì)結(jié)通過BIEF的快速LiPSs轉(zhuǎn)化動力學(xué)。計(jì)算結(jié)果表明，S₈和Li₂S_n（n = 8、6、4、2和1）分子在SnS₂-MXene異質(zhì)結(jié)上的吸附能明顯高于SnS₂，進(jìn)一步說明SnS₂-MXene異質(zhì)結(jié)構(gòu)對LiPSs具有更穩(wěn)定和更強(qiáng)的吸附能。此外，由于BIEF的形成，Li₂S在SnS₂-MXene異質(zhì)結(jié)上的分解能壘低于在SnS₂上的分解能壘，這表明Li⁺和e^–的轉(zhuǎn)移被加速，Li₂S的分解被改善。

Synergistically Accelerating Adsorption-Electrocataysis of Sulfur Species via Interfacial Built-In Electric Field of SnS₂-MXene Mott-Schottky Heterojunction in Li-S Batteries. Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202206462.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202206462.

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