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頂刊日報丨崔屹、俞漢青、丁彬、唐波、支春義等成果速遞20220227
納米人 2022-02-27
1. Acc. Chem. Res.綜述:用于CO2還原的仿生無金屬氫化物供體催化劑

二氧化碳(CO2)催化還原為燃料和增值化學品對碳回收技術的發展具有重要意義。目前,催化CO2還原面臨的其中一個主要挑戰是產品選擇性:一氧化碳、分子氫、甲酸鹽、甲醇和其他產品的形成具有相似的熱力學驅動力,因此很難選擇性地將CO2還原到目標產品。大量的科學工作致力于開發催化劑,以抑制不希望發生的析氫反應,并將反應引導到選擇性地形成所需的產物,這些產物易于操作和儲存。受自然光合作用的啟發,在卡爾文循環中利用NADPH輔助因子實現CO2還原,研究人員探索了仿生無金屬氫化物供體作為選擇性將CO2還原為甲酸鹽的催化劑。


基于此,伊利諾伊大學芝加哥分校Ksenija D. Glusac概述了課題組在控制氫化物從無金屬氫化物向CO2轉移的熱力學和動力學參數方面的最新進展。


本文要點:

1)通過實驗測量和理論計算了一系列無金屬氫化物給體的熱力學水合度,得出了影響它們供氫能力的結構和電子因素。氫化物給體較強的兩個主要因素被確定為:i)通過芳構化或供電子基團的存在使HT上形成的正電荷穩定;ii)氫化物給體通過反常效應或在氫化物分子中存在明顯的結構約束時不穩定。

2)具有適當熱力學水合度的氫化物供體與CO2反應,實驗證實了CO2還原為甲醇的第一步甲酸根離子的形成,為有機催化還原CO2是可行的原理提供了重要證據。研究人員發現,氫化物向CO2的轉移動力學較慢,部分原因是DMSO溶劑中的有機氫化物具有較大的自交換重組能。

3)作者最后概述了通過電化學和光化學從共軛氫化物受體(R+)再生氫化物(R?H)來結束催化循環的方法。此外,闡明了如何有效地利用質子耦合電子轉移,不僅可以降低氫化物再生發生的電化學勢,而且還可以抑制中性自由基中間體傾向于發生的不必要的二聚化。


總體而言,本綜述總結了在有機催化二氧化碳減排方面取得的重要里程碑,并對發現廉價的碳循環催化劑所需的未來研究方向提供了見解。

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Stefan Ilic, et al, Biomimetic Metal-Free Hydride Donor Catalysts for CO2 Reduction, Acc. Chem. Res., 2022

DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00708

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00708


2. Acc. Chem. Res.綜述:用于傳感和光催化的Au基納米結構中等離激元熱點的開發

局域表面等離激元共振是某些金屬納米結構中出現的一種獨特性質,它可以產生熱載流子(電子和空穴),并在納米結構表面附近產生強烈的電磁場。特定的位置,如納米結構中形成強電磁場的粗糙表面和縫隙,被稱為熱點。含有熱點的等離激元納米結構利用熱點獨特的光學性質,在分子傳感和等離子體誘導催化等方面顯示出巨大的應用前景。


有鑒于此,蔚山大學Jong Wook Hong,韓國科學技術院Sang Woo Han綜述了課題組在合成Au納米結構方面的最新進展,所合成的Au納米結構包括多個熱點和Au基異構體,它們將二次活性金屬或半導體與Au納米結構相結合,作為具有應用前景的熱點感應和光催化的等離激元平臺。


本文要點:

1)作者首先簡要介紹了Au納米晶體和具有多個熱點的Au納米粒子組裝。具有多個高曲率頂點和邊緣的高折射率六面體Au納米晶有利于產生強而可重復的電磁場,從而提高基于表面增強拉曼散射的分子傳感性能。此外,將Au納米顆粒組裝中的顆粒間隙設計為具有可控的尺寸和一定數量的間隙可以導致等離子體性質的增強,顆粒間隙處的電磁場被顯著放大。

2)作者接下來討論了在上述Au納米結構上生長二次組分制備的含熱點的Au基異質結構。Au基雜多酸結合了熱點形成的強等離激元能量和具有催化活性的二次材料的優點,已成為各種光催化反應的一種有吸引力的、用途廣泛的催化劑平臺。通過控制耦合方式、二次材料殼層厚度、接觸緊密程度等影響Au基異質結構光催化性能的關鍵因素,可以優化異質結構等離激元能量的形成及其向催化活性材料的轉移,從而促進光催化放氫等光催化性能的提高。

3)合理設計Au納米結構和具有多個熱點的Au基異構體,不僅可以實現增強傳感和光催化,而且可以理解幾何?性能關系。可以預見,所開發的策略可以為各種高效催化平臺的設計提供新的機會。

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Younghyun Wy, et al, Exploiting Plasmonic Hot Spots in Au-Based Nanostructures for Sensing and Photocatalysis, Acc. Chem. Res., 2022

DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00682

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00682


3. Acc. Mater. Res.綜述:原子層沉積法制備原子樂高催化劑

多相催化劑的活性、選擇性和穩定性在很大程度上取決于其結構,涉及到顆粒大小、組成和形貌等特征。實現對這些結構的原子級精確控制是理解結構?活性關系和實現高活性選擇性催化的關鍵。然而,傳統的催化劑合成方法,包括浸漬、離子交換和沉淀,往往缺乏精確的控制,產生不均勻的活性中心結構,導致在許多情況下催化性能不佳。原子層沉積(ALD)作為一種氣相合成的替代方法,近年來引起了人們的極大關注。其獨特的交替自限分子表面反應特性使得ALD可以在高比表面積的粉末襯底上沉積催化材料,不僅均勻性好,而且精度高。重要的是,在選擇性沉積的幫助下,似乎有可能自下而上地在粉末襯底表面逐個原子地構建催化納米結構,類似于樂高積木。基于此,中科大路軍嶺教授綜述了課題組在ALD樂高催化劑的最新進展。


本文要點:

1)通過調整成核位點的類型和沉積溫度來避免金屬原子的聚集,通過將原子分別錨定在襯底上來合成單原子催化劑(SACs)。作者總結了選擇性沉積金屬原子制備亞納米團簇催化劑的原子控制合成。此外,通過在基質金屬納米顆粒上選擇性地沉積額外的金屬原子來合成雙金屬納米顆粒催化劑,其中金屬納米顆粒的尺寸、組成和結構可以通過改變金屬ALD循環的次數和順序來進行精確地調節。此外,通過在金屬催化劑上應用氧化物ALD對金屬納米顆粒進行氧化物修飾,在金屬納米顆粒的表面可以精確地從原子分散的物種到氧化物團簇,再到連續的氧化物覆蓋層。這種使用ALD的受控氧化物修飾可以優化金屬/氧化物界面,并平衡金屬納米顆粒的穩定性和可獲得性之間的權衡,以獲得高催化性能。

2)在某些情況下,研究人員發現ALD氧化物構筑塊可能優先在金屬納米顆粒的低配位或高配位處成核,以調節催化劑的選擇性。總之,上述樂高催化劑體現了ALD在催化劑合成方面的進展,極大地促進了人們在原子水平上理解一系列催化反應中的結構-活性關系。

3)作者最指出ALD樂高催化劑家族的快速發展有望在不久的將來給工業應用帶來巨大機遇。

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Junling Lu, Atomic Lego Catalysts Synthesized by Atomic Layer Deposition, Acc. Mater. Res., 2022

DOI: 10.1021/accountsmr.1c00250

https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00250


4. Acc. Chem. Res.:金屬卟啉作為研究析氫、析氧和氧還原反應的催化模型

生物和人工能量轉換會涉及到析氫反應(HER)、析氧反應(OER)和氧還原反應(ORR)等。在這些反應中,H?H和O?O鍵的形成/裂解是必不可少的步驟。在自然界中,由于參與H?H和O?O鍵形成/裂解的中間體是高活性和短命的,因此鑒定和研究它們變得比較困難。在人工催化中,以極快速度實現這些反應并接近其熱力學反應平衡仍然是一個挑戰。因此,闡明反應機理和結構?性能關系對于理解這些反應和開發催化劑具有重要意義。


近日,陜西師范大學曹睿教授綜述了課題組最近利用金屬卟啉及其衍生物催化HER、OER和ORR的研究。金屬卟啉在自然界中用于捕光、能量轉換、電子轉移、O2活化和過氧化氫降解。合成的金屬卟啉配合物對這些反應具有活性。由于金屬卟啉具有穩定、可調諧的結構和獨特的光譜性質,重點研究它們的反應機理和結構?性能關系。


本文要點:

1)對于HER,研究人員確定了三種H?H鍵形成機制,并建立了這些過程與金屬氫化物電子結構之間的關系。重要的是,利用立體大體積卟啉為雙金屬均裂H?H鍵的形成機理提供了直接的實驗證據。此外,均裂(Homolytic)HER的提出由來已久,但很少得到驗證,這是因為活性氫化物中間體的偶聯是自發而快速的,這使得它們的檢測具有挑戰性。通過空間效應阻斷雙分子機制,研究人員穩定和表征了Ni?H中間體,并通過比較有無空間效應的鎳卟啉的反應行為,驗證了均裂HER的存在。作者提供了一個史無前例的例子,通過調節分子催化劑的空間效應來控制均相與異相的HER機制。

2)對于OER,研究人員已經提出了在自然和人工水氧化中形成O?O鍵的高價末端Mn-oxo上的水親核攻擊(WNA)。利用Mn三(五氟苯基)鈷,研究人員鑒定了化學和電化學OER中的MnV(O)和MnIV-peroxo中間體,為Mn基WNA機理提供了直接的實驗證據。此外,作者還展示了幾種提高WNA速率的催化劑設計策略,包括率先使用保護性軸向配體。通過對銅卟啉的研究,研究人員提出了兩個金屬-氫氧化物自由基間形成O?O鍵的雙分子偶聯機理。

3)對于ORR,作者提出了幾種提高活性和選擇性的策略,包括提供快速的電子轉移,使用給電子的軸向配體,引入氫鍵相互作用,構建雙核協同,以及使用卟啉載體的多米諾骨牌催化。重要的是,使用鈷卟啉阿托品實現了雙電子和四電子ORR,這是一個無與倫比的研究,通過只調節空間效應而不改變分子或電子結構即可控制ORR的選擇性。

4)作者開發了幾種策略,通過不同的共價鍵將金屬卟啉接枝到不同的電極材料上。分子工程材料表現出增強的電催化性能,突出了分子電催化的潛在應用。綜上所述,這些研究突出了探索金屬卟啉用于HER、OER和ORR的巨大好處。此外,本綜述對卟啉基催化劑的開發以及其他小分子活化反應的分子和材料催化劑的開發也具有重要的參考價值。

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Xialiang Li, Metalloporphyrins as Catalytic Models for Studying Hydrogen and Oxygen Evolution and Oxygen Reduction Reactions, Acc. Chem. Res., 2022

DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00753

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00753


5. PNAS:電子密度的雜原子調制獲得具有類芬頓活性的銅中心

開發具有原子分散活性中心的非均相催化劑對于提高過氧單硫酸鹽(PMS)的類Fenton活性至關重要,但如何可控地調節金屬中心的電子構型以進一步提高活化動力學仍然是一個巨大挑戰。近日,同濟大學王穎教授,中科大吳宇恩教授,俞漢青教授報道了通過在碳襯底上集成缺電子的硼(B)或富電子的磷(P)雜原子來調節Cu-N4位點電子結構的摻雜工程。


本文要點:

1)所制備的Cu-N4單原子催化劑中,缺電子的Cu-N4/C-B表現出最高的氧化活性,在銅基催化劑中名列前茅,優于目前最先進的非均相類芬頓催化劑。相反,富電子的Cu-N4/C-P則導致PMS活性降低。

2)實驗結果和理論模擬都揭示了與B原子的長程相互作用降低了Cu活性中心的電子密度,使d帶中心下移,從而優化了PMS活化的吸附能。

本研究為在原子水平上精細控制Cu-N4中心的電子結構提供了一條途徑,并有望指導智能芬頓類催化劑的設計。

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Xiao Zhou, et al, Identification of Fenton-like active Cu sites by heteroatom modulation of electronic density, PNAS, 2022

DOI: 10.1073/pnas.2119492119

https://www.pnas.org/content/119/8/e2119492119


6. Matter:太陽能熱催化用于可持續高效的聚酯升級

雖然從報廢塑料中提取增值產物可以帶來巨大的環境和經濟回報,但目前的回收技術仍受到其低效率和高能耗的嚴重限制。近日,蘇州大學陳金星副教授設計了一種低能耗、低排放的高效太陽能熱催化技術,用于從廢棄聚酯中提取高附加值的單體。不同于傳統的電驅動的熱催化,研究人員使用聚多巴胺預修飾的多壁碳納米管(CNT-PDA)作為太陽能吸收劑,將太陽能轉化為熱能來驅動聚酯的解聚。


本文要點:

1)以PET糖酵解為例,太陽能吸收劑首先有效地將太陽光轉化為熱,在有機催化劑(磷酸膽堿)存在下,通過親核加成-消除機理使PET解聚為BHET。值得注意的是,太陽能熱催化在回收其他塑料方面很普遍,例如工程塑料聚碳酸酯。

2)利用太陽能熱過程,可以受益于其獨特的局部太陽能加熱效應,允許較低的解聚溫度(150 ℃)和較高的回收利用率。由于太陽能是清潔、免費的,利用太陽能熱催化回收1噸聚酯,與熱催化相比,可節約能源3.7 GJ,減少碳排放0.4噸。

3)此外,太陽能熱催化在從難處理的混合物中選擇性回收聚酯方面顯示出優勢,并在戶外試驗中顯示出極高的可行性。

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Liu et al., Solar thermal catalysis for sustainable and efficient polyester upcycling, Matter (2022)

DOI:10.1016/j.matt.2022.02.002

https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.02.002


7. Angew:一種用于透氣電子皮膚的具有仿生約束保護結構的超穩定和固有自愈合纖維膜

目前,人們在制造能夠模仿生物皮膚的自愈和傳感功能的電子皮膚方面進行了大量研究。幾乎所有的自愈電子皮膚都是由不透氣的彈性體或水凝膠組成,會引起皮膚炎癥。纖維膜是制備高靈敏透氣電子皮膚的理想材料。然而,開發具有高穩定性的內在自修復纖維膜仍然是一個挑戰。近日,東華大學丁彬教授,Zhaoling Li首次制備了一種具有仿生約束保護結構的自愈合熱致變色纖維膜(STFMs)。


本文要點:

1)自愈合纖維以合成的聚二甲基硅氧烷基聚脲(PDMS-PUA)為主體(原始STFMs),在原始STFMs的外殼上自組裝了一層由聚丙烯酸(PAA)和支化聚乙烯亞胺(BPEI)組成的“受限保護層”,以防止PDMS-PUA之間的超分子相互作用,并保證了本質STFMs的形態穩定性。

2)由于系統中引入了熱致變色微膠囊,所得到的纖維膜顯示出熱致變色功能。此外,值得一提的是,在沒有外部粘合劑的情況下,可以進一步調整纖維膜的表面化學結構,通過利用在不同功能層之間的界面處形成的氫鍵來組裝電子皮膚傳感器。

3)制作的電子皮膚在沒有外界刺激的情況下表現出自愈合功能。令人驚訝的是,在水的作用下,自愈效率更高。因此,研究所提出的新型電子皮膚制備策略是仿生電子皮膚發展的一個里程碑,將為仿生、先進柔性電子皮膚的研究提供新的方向。

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Miaomiao Zhu, et al, Superstable and Intrinsically Self-healing Fibrous Membrane with Bionic Confined Protective Structure for Breathable Electronic Skin, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202200226

https://doi.org/10.1002/anie.202200226


8. Angew:TiO2納米帶陣列上的非晶態硼碳化物用于高效電催化NO還原制氨

電催化NO還原(eNORR)被認為是一種有吸引力的將NO污染物降解為有用的NH3的策略,但由于缺乏高效和穩定的電催化劑來促進這種多質子耦合的電子轉移過程,其應用受到極大阻礙。近日,電子科技大學孫旭平教授,斯威本科技大學Chenghua Sun,山東師范大學唐波報道了a-B2.6C@TiO2/Ti是一種高活性、高耐久性的3D催化劑,通過eNORR工藝活化NO,實現了NH3的選擇性合成。


本文要點:

1)研究人員以水熱法制備的TiO2/Ti為襯底,采用濺射法制備了3D a-B2.6C@TiO2/Ti催化劑,實現了a-B2.6C催化活性中心的高暴露和電解質/氣體的快速擴散。

2)在溫和條件下,相比于TiO2/Ti和a-B2.6C/Ti,a-B2.6C@TiO2/Ti具有較低的Eonset和較高的j,氨產率高達3678.6 μg h?1 cm?2,FE高達87.6%,優于TiO2/Ti(563.5 μg h?1 cm?2,42.6%))和a-B2.6C/Ti(2499.2 μg h?1 cm?2,85.6%)。

3)重要的是,a-B2.6C@TiO2/Ti可以實現穩定的長期電解(12h),而活性下降可以忽略不計。以a-B2.6C@TiO2/Ti為正極催化劑的組裝式Zn-NO電池的峰值功率密度為1.7 mW cm?2,氨產率為1125 μg h?1 cm?2

4)理論計算表明,a-B2.6C層上的B-C鍵有效地將電子注入到NOπ2p*中,激活了NO,并在較小的能量輸入下促進了NO的完全還原。


本工作不僅從機理上描述了高效的氮基碳化硼電合成NH3,而且有助于設計活性好、耐用的非晶態納米陣列催化劑,使其更好地應用于NO-NH3的電化學轉化。

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Jie Liang, et al, Amorphous Boron Carbide on Titanium Dioxide Nanobelt Arrays for High-Efficiency Electrocatalytic NO Reduction to NH3, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202202087

https://doi.org/10.1002/anie.202202087


9. Angew:原位鹵離子浸出對串聯型催化劑上多位點的調節用于高效CO2電還原制C2+產品

串聯催化劑可以根據局部多個中心將反應分成不同的步驟,因此很容易實現CO2還原(CO2RR)制C2+產物。然而,在CO2RR過程中,催化劑的演化普遍存在,因此有必要對串聯催化劑中雙組分的重組、相互作用和活性來源進行更深入的研究。近日,華中科技大學翟天佑教授,Youwen Liu,安徽師范大學Yan Liu利用鹵離子在AgCuO串聯催化劑上的原位浸出效應,對用于CO2RR制C2+的不同步驟進行了優化,并闡明了其機理。


本文要點:

1)原位X射線吸收光譜表征表明,碘離子從AgI納米粒子(NPs)中浸出,形成的局部富碘環境抑制了CuO納米片(NSs)的整個自還原過程,獲得了穩定的活性Cu0/Cu+物種。

2)密度泛函理論(DFT)計算表明,Ag基體中的殘余碘物種作為化學摻雜劑調控局部電荷密度,促進CO2RR轉化為CO,同時Cu0/Cu+物種促進了CO溢出的C-C耦合。

3)得益于雙重優化,AgI-CuO串聯催化劑在-1.00 VRHE電壓下,在H型槽中獲得了68.9%的最高C2+法拉第效率(FE),C2+的部分電流密度約為18.2 mA cm-2

4)研究人員還證明了鹵離子的原地浸出效應是持續增強其他鹵化銀-CuO(包括AgCl-CuO和AgBr-CuO)用于CO2RR生成C2+的通用策略。


這項工作不僅為通過自適應鹵離子浸出效應提高C2+生成量開辟了一條簡便的途徑,而且為從根本上理解串聯催化劑中多組分的轉化過程和相互作用奠定了基礎。

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Ruoou Yang, et al, In Situ Halogen-Ion Leaching Regulates Multiple Sites on Tandem Catalysts for Efficient COElectroreduction to C2+ Products, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202116706

https://doi.org/10.1002/anie.202116706


10. Angew:具有{SiW9Ni4}多鎢酸鹽節點的金屬有機籠

配位驅動的自組裝是構建離散金屬-有機籠的強大工具,這些籠具有明確的內部空隙空間和隨之而來的有趣性質:反應性調節,限制中的選擇性催化,活性物種的穩定化,分子傳感和分離等。近年來,多金屬氧酸鹽(POMs)越來越引起人們的關注。近日,哈爾濱工業大學方習奎教授,蘭州大學Yong Ding報道了鎳取代的Keggin簇合物{SiW9Ni4}與剛性的二羧酸連接物組裝,獲得一組具有限定內部空隙的離散的POM2nL3n型結構(POM={SiW9Ni4})。


本文要點:

1)研究發現,從熔融二聚體到三棱柱,這些多面體籠的配位驅動自組裝的結果對復位配體的彎曲角很敏感,從122 °到180 °不等。

2)這些多氧鎢酸鹽基金屬有機多面體以[Ru(bpy)3]Cl2為光敏劑,以三乙醇胺為電子供體,可作為CO2還原的高效催化劑,其周轉數高達328,CO選擇性高達96.2%。


這種籠狀結構的內腔,如果功能化或具有足夠的大小來包裹目標客體分子,有望為潛在的應用提供一種新的功能材料策略。

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Qing Chang, et al, Metal–Organic Cages with {SiW9Ni4} Polyoxotungstate Nodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202117637

https://doi.org/10.1002/anie.202117637


11. AEM:一種可擴展、超薄、耐高溫的固體聚合物電解質用于能量密集型鋰金屬電池

全固態電池與傳統的鋰離子電池相比,具有能量密度高、熱穩定性好、運行安全等優點,具有廣闊的應用前景。在各種固體電解質中,固體聚合物電解質(SPE)以其薄、密度低、可制造性好等優點成為一種極具吸引力的選擇。然而,使用實際電流密度或在高溫下工作的超薄SPE仍然具有挑戰性,限制了SPE基電池的應用條件。近日,斯坦福大學崔屹教授通過靜電紡絲,然后滲透PEO/LiTFSI,很容易地獲得具有高機械強度、與鋰金屬界面穩定性好、熱穩定性好的聚丙烯腈(PAN)膜基SPE。


本文要點:

1)PAN的模量比普通PEO/LiTFSi電解質高5個數量級。這種新型SPE具有穩定的SPE/Li界面,其界面電阻比傳統的PEO/LiTFSi|Li界面要低得多,也更穩定。

2)結果表明,PAN-PEO/LiTFSI電解質在高電流密度下表現出優異的循環穩定性,有效地抑制了鋰的枝晶。電解質與鋰金屬之間的這種穩定性來源于電解液與鋰金屬界面形成的LiF和Li3N。此外,PAN-PEO/LiTFSI固體電解質在Li/SSE/LFP電池中表現出比普通PEO/LiTFSI更好的倍率性能和循環穩定性。

3)電紡PAN膜還表現出良好的熱穩定性,這確保了Li/PAN-PEO/LiTFSI/LFP全固態電池在150 °C的高溫下表現出優異的循環穩定性。


本工作為制備超薄、安全、能量密度高、耐高溫、壽命長的SPE提供了一種有效的方法。這項工作也可以為未來高溫工作的高性能SPE器件的設計提供指導原則,以實現更廣泛的研究和應用。

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Yinxing Ma, et al, Scalable, Ultrathin, and High-Temperature-Resistant Solid Polymer Electrolytes for Energy-Dense Lithium Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103720

https://doi.org/10.1002/aenm.202103720


12. AEM:高I含量的高熱/電化學穩定性I-/I3-鍵合有機鹽助力長壽命Li-I2電池

鋰碘(Li-I2)二次電池是一種極具吸引力的儲能系統,具有高能量密度、高功率密度、可持續性和可負擔性等特點,這是由于碘具有良好的氧化還原化學性質。然而,正極嚴重的熱力學不穩定性和穿梭問題一直困擾著活性碘的負載量、容量保持和循環性能。近日,香港城市大學支春義教授報道了具有高度熱穩定性和電化學穩定性的I-/I3-鍵合有機鹽作為Li–I2電池正極材料的研究進展。


本文要點:

1)碘/多碘離子與有機基團的化學鍵可以有效穩定高達80 wt%的碘,而不會犧牲快速和可逆的氧化還原反應活性。因此,顯著抑制了穿梭效應,提高了正極容量并抑制了鋰負極上的側面反應。

2)實驗結果顯示,這種正極使Li-I2電池在0.5 C時的比容量為173.6 mAh g?1 methylamine hydroiodide (MAI)(217 mAh g?1I),在50 C時的倍率容量為133.1 mAh g?1MAI,在10000次循環(5個月)中的容量保持率高達98.3%。

3)研究人員通過原位、非原位光譜表征和密度泛函理論計算闡明了碘化物與有機基團之間強烈的化學相互作用。


本文闡述的正極化學對Li-I2電池的發展起到了推動作用,并有望推廣到其他金屬碘電池技術。

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Pei Li, et al, Highly Thermally/Electrochemically Stable I?/I3? Bonded Organic Salts with High I Content for Long-Life Li–I2 Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103648

https://doi.org/10.1002/aenm.202103648


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