在設(shè)計(jì)鋰-硫 (Li-S) 電池的硫宿主時(shí)，抑制鋰多硫化物 (LiPS) 穿梭以及加速轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)極其重要但又極具挑戰(zhàn)性。納米材料的相位工程是一種有趣的方法，用于調(diào)整電子結(jié)構(gòu)以調(diào)節(jié)相位相關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)。
在這項(xiàng)研究中，廈門大學(xué)Qingchi Xu，Xiaoliang Fang，Jun Xu通過硼摻雜策略精心合成了亞穩(wěn)態(tài)相 δ-Mo2C 催化劑，其表現(xiàn)出從六邊形到立方結(jié)構(gòu)的相轉(zhuǎn)移。
文章要點(diǎn)
1）亞穩(wěn)態(tài)立方 δ-Mo2C 裝飾的 N 摻雜碳納米管 (δ-B-Mo2C/NCNT) 的分級(jí)管狀結(jié)構(gòu)賦予 LiPSs 快速的電子轉(zhuǎn)移和豐富的極性位點(diǎn)。
2）第一性原理計(jì)算表明，LiPSs 中 Mo 金屬的 d 軌道和 S 原子的 p 軌道之間的化學(xué)吸附能力和雜化增強(qiáng)，有助于提高電催化活性。此外，原位拉曼分析表明氧化還原轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)加速。
3）因此，δ-B-Mo2C/NCNT 使 Li-S 電池在 0.1 C 時(shí)具有 1385.6 mAh g-1 的高比容量，在 4 C 時(shí)具有 606.3 mAh g-1 的優(yōu)異倍率性能。令人印象深刻的是，在 6.8 mg cm-2 的高硫負(fù)載下實(shí)現(xiàn)了令人滿意的 6.95 mAh cm-2 的面積容量。
這項(xiàng)工作對(duì) Li-S 電池的亞穩(wěn)態(tài)催化劑設(shè)計(jì)和相工程具有重要的研究意義。
參考文獻(xiàn)
Kai Chen, et al, Strengthened d?p Orbital Hybridization on Metastable Cubic Mo2C for Highly Stable Lithium?Sulfur Batteries, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c11701
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c11701
