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可充電鋰氧電池（Li-O₂）電池由于其超高的理論比能量而受到越來越多的關注。然而，這種有前途的儲能系統面臨著過電位大、放電容量有限和循環壽命低的問題。二維 (2D) 材料由于其較大的電活性表面積而成為電催化、儲能和其他應用領域最熱門的候選材料之一，這有助于快速傳質并為化學/電化學反應提供足夠的催化位點。特別是，二維鉬基化合物因其高內在催化能力和耐久性而引起了越來越多的興趣。

在此，南京大學何平、董昊教授等人選取MoN、MoO₃和MoS₂三種二維（2D）鉬基化合物用作Li-O₂電池中的正極催化劑并綜合比較了這些催化劑的催化性能和電子結構。

圖1 MoN的物理表征

電化學測試結果表明，MoN正極具有卓越的電池性能，可提供約7400 mAh g^-1的最高比放電容量以及 0.19/0.72 V的最低放電/充電過電位。

圖2 分別具有 MoN、MoO₃和 MoS₂正極的 Li-O₂電池的電化學性能

密度泛函理論 (DFT) 計算證明了MoN的金屬特性，而MoO₃和MoS₂導電性差。此外，還通過 DFT 計算詳細研究了 MoN 和 Li₂O₂產物之間的界面性質以及 Li-O₂電池與 MoN正極的反應途徑，從原子水平解釋了 MoN 優異的催化性能。目前的工作為設計具有微調形態和電子特性的Li-O₂電池的高性能正極催化劑提供了內在見解。

圖3 MoN 系統上的 DFT 計算

Two-dimensional Mo-based compounds for the Li-O₂ batteries: catalytic performance and electronic structure studies. Energy Storage Materials. 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.06.036

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?南大EnSM: 用于鋰氧電池的二維鉬基化合物：催化性能和電子結構研究

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