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析氧反應的電荷過電位是鋰氧(Li-O2)電池能量轉換效率的關鍵參數。到目前為止，通過催化劑設計實現低電荷超電勢是該領域的一個巨大挑戰，通常超過0.25V。

本文中，香港城市大學Wenjun Zhang，Guo Hong，北京大學郭少軍教授報道了一種軌道重構策略，通過在低負載質量(0.3 mg/cm2)和容量(0.3 mAh/cm2)下使用PdCo納米片催化劑，將電荷超電勢顯著降低至低0.11V。

文章要點

1）實驗和理論計算表明，低電負性Co和Pd之間精確的d-d軌道耦合(d_xz-d_xz，d_yz-d_yz和d_z²-d_z²)導致PdCo納米片中Pd4d軌道的重構，從而導致所有三個活性Pd4d軌道(d_z²，d_xz和d_yz)相對于Pd納米片的向下移動。

2）此外，PdCo中Pd4dz2軌道的最高能級低于純Pd中Pd4d_xz和4d_yz軌道的最低能級，顯著降低了電荷活化能，并實現了91%的最高能量轉換效率。這一發現為Li-O₂電池高效電催化劑的合理設計提供了軌道級調整。

參考文獻

Zhou, Y., Yin, K., Huang, Y. et al. D-orbital Reconstruction Achieves Low Charge Overpotential in Li-oxygen Batteries. Nat Commun 16, 3353 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-58640-6

https://doi.org/10.1038/s41467-025-58640-6