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烟台大学崔洪涛教授团队揭示了氧空位和纳米结构协同调控ZrO2电子结构的新机制
作者:化学化工学院     日期:2023-10-11     来源:科技处     阅读:

在锂硫电池隔膜上引入催化剂,加速多硫化物氧化还原反应,是缓解“穿梭效应”的有效手段之一。催化剂的催化活性与其电子结构密切相关,引入表面缺陷是调控无机催化剂电子结构的重要手段。然而,目前在锂硫电池中关于电子结构-催化活性的作用机制尚不明确。

基于此,烟台大学材料电化学过程与技术崔洪涛教授团队借助-OH官能团的作用,采用氢刻蚀法成功制备了具有丰富氧空位的四方相ZrO2x/CNTs-OH。通过电化学实验辅助第一性原理计算发现,氧空位和纳米结构可以有效的调控复合材料的电子结构,提高材料导电性,实现对多硫化物氧化还原反应的催化作用。同时,四方相ZrO2x有助于锂离子在电极表面的快速传输,CNTs-OH和ZrO2x之间复合有利于电子在界面处的快速转移。因此,该复合材料改性隔膜时,表现出优异的电化学性能。这种催化策略,不仅可以应用于锂硫电池体系,也可应用于其他电池体系和超级电容器中。

该工作以“Tuning the crystalline and electronic structure of ZrO2via oxygen vacancies and nano-structuring for polysulfides conversion in lithium-sulfur batteries”为题发表在能源领域国际权威期刊《Journal of Energy Chemistry》上。第一作者为烟台大学硕士研究生傅胜男,通讯作者为王美日教授。

近期,该团队在锂硫电池负极保护及正极基体构筑方面均取得新进展,相关成果分别发表在纳米材料领域顶级期刊《Small》和能源领域国际权威期刊《Journal of Energy Chemistry》上,王美日教授为通讯作者,烟台大学为唯一通讯单位,相关工作获得了山东省自然科学基金的资助。

论文链接:

1.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.09.003

2.https://doi.org/10.1002/smll.202207924

3.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2022.10.012

来稿时间:10月11日 审核:刘希斌 责任编辑:徐扬