【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組(508組)吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)與包信和院士團(tuán)隊(duì)合作，在開(kāi)發(fā)高效、穩(wěn)定雙功能氧催化劑方面取得新進(jìn)展，該成果利用空間限域效應(yīng)，在石墨烯表面集成了先進(jìn)的氧還原(ORR)催化劑Pt和氧析出(OER)催化劑RuO2(Pt/RuO2/G)，成功實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的OER/ORR及鋰氧氣電池性能。
鋰氧氣電池因其可持續(xù)性、環(huán)保性和高達(dá)3500 Wh kg-1的超高理論能量密度而備受關(guān)注。然而，鋰氧電池仍然面臨著過(guò)電位不理想、倍率能力差、可循環(huán)性有限等具有挑戰(zhàn)性的瓶頸，其商業(yè)化發(fā)展有限。因此，探索具有高活性、穩(wěn)定性及可商業(yè)化的雙功能氧催化劑是提升鋰氧電池性能的關(guān)鍵，合理構(gòu)建針對(duì)不同活性位點(diǎn)的雙功能催化劑、協(xié)同提高鋰氧電池的OER/ORR具有重要意義。
本工作中，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種具有顯著活性和耐用性的二維多孔Pt/RuO2/G雙功能電催化劑，獲得的Pt/RuO2/G具有優(yōu)異的雙功能氧催化活性，OER/ORR電勢(shì)差ΔE僅為0.633 V；以其作為正極催化劑構(gòu)筑的鋰氧氣電池實(shí)現(xiàn)了超過(guò)220次(超過(guò)2200小時(shí))的循環(huán)性能。理論計(jì)算結(jié)果表明，Pt/RuO2/G基鋰氧電池中導(dǎo)電性的提高和對(duì)反應(yīng)中間體吸附能的減弱，使電池具有較低的充電電壓和長(zhǎng)期可循環(huán)性。在高性能鋰氧電池研究中，這種構(gòu)筑二維超薄復(fù)合納米片的策略將為合理設(shè)計(jì)高活性和耐用的雙功能電催化劑提供新思路。
相關(guān)研究成果以“Spatially Confined Subnanometer Pt in RuO2 Nanosheet as Robust Bifunctional Oxygen Electrocatalyst for Stabilizing Li-O2 Batteries”為題，于近日發(fā)表在《化學(xué)催化》(Chem Catalysis)上。上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 李月嬌)
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