​南大EnSM: 用于锂氧电池的二维钼基化合物：催化性能和电子结构研究

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​南大EnSM: 用于锂氧电池的二维钼基化合物：催化性能和电子结构研究
可充电锂氧电池（Li-O2）电池由于其超高的理论比能量而受到越来越多的关注。然而，这种有前途的储能系统面临着过电位大、放电容量有限和循环寿命低的问题。二维 (2D) 材料由于其较大的电活性表面积而成为电催化、储能和其他应用领域最热门的候选材料之一，这有助于快速传质并为化学/电化学反应提供足够的催化位点。特别是，二维钼基化合物因其高内在催化能力和耐久性而引起了越来越多的兴趣。
在此，南京大学何平、董昊教授等人选取MoN、MoO3和MoS2三种二维（2D）钼基化合物用作Li-O2电池中的正极催化剂并综合比较了这些催化剂的催化性能和电子结构。
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图1 MoN的物理表征
电化学测试结果表明，MoN正极具有卓越的电池性能，可提供约7400 mAh g-1的最高比放电容量以及 0.19/0.72 V的最低放电/充电过电位。
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图2 分别具有 MoN、MoO3和 MoS2正极的 Li-O2电池的电化学性能
密度泛函理论 (DFT) 计算证明了MoN的金属特性，而MoO3和MoS2导电性差。此外，还通过 DFT 计算详细研究了 MoN 和 Li2O2产物之间的界面性质以及 Li-O2电池与 MoN正极的反应途径，从原子水平解释了 MoN 优异的催化性能。目前的工作为设计具有微调形态和电子特性的Li-O2电池的高性能正极催化剂提供了内在见解。
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图3 MoN 系统上的 DFT 计算
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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