磷酸锂原位包覆富锂锰基锂离子电池正极材料

本工作通过“碳酸盐共沉淀-沉淀转化-固相反应”方法,实现磷酸锂原位包覆和改性富锂锰基锂离子电池正极材料Li_1.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13O₂,研究了磷酸锂包覆层的形成过程及其对电化学性能的影响.结果显示,碳酸盐前驱体经沉淀转化反应原位形成磷酸镍包覆层,与锂源混合煅烧,最终转化为厚度小于30 nm的磷酸锂包覆层.该材料组装的半电池在125 mAh·g^-1电流密度下循环175圈后容量达191.1 mAh·g^-1,容量保持率为81.8%,平均每圈电压衰减仅为1.09 mV.磷酸锂包覆层缓解了材料表面与电解液之间的副反应,抑制了不可逆相变和过渡金属溶出,同时磷酸锂作为锂离子导体促进锂离子传输.本工作表明沉淀转化法原位包覆磷酸锂是提升富锂锰基正极材料性能的有效途径.     

M2B7-(M=Mg,Zn)团簇的双重芳香性促进Mg-Mg和Zn-Zn单键的形成

本文使用密度泛函理论设计了两个无需配体的具有Mg-Mg和Zn-Zn单键的团簇Mg₂B₇^-和Zn₂B₇^-. 这两种团簇的全局能量最低构型均以M₂²⁺(B₇^3-)的形式存在,其中M-M单键处于准平面六边形形状的B₇部分的上方. 化学键分析证实了这些团簇中Mg-Mg和Zn-Zn单键的存在,这些单键是在异常稳定的B₇^3-的驱动下生成的. 该B₇^3-部分同时具有σ和π双重芳香性. 计算得到Mg₂B₇^-和Zn₂B₇^-的垂直跃迁能分别为2.79 eV和2.94 eV.     

共沸缩聚-解聚法高效合成乙交酯

乙交酯是聚羟基乙酸的单体,乙交酯的合成直接影响聚羟基乙酸的合成。一般用羟基乙酸(酯)制备乙交酯,但是,制备乙交酯的缩聚过程需要真空高温的条件,消耗大量的能量。共沸缩聚-解聚法制备乙交酯的缩聚过程,具有条件温和、无催化剂、溶剂可回收的优点。羟基乙酸通过共沸缩聚-解聚法得到乙交酯。用X-射线粉末衍射、红外分析、差热分析等方法对聚羟基乙酸低聚物进行了表征。结果表明：羟基乙酸制备的聚羟基乙酸低聚物是一种半结晶聚合物,聚羟基乙酸低聚物解聚得到产率为81.26%和纯度为89.29%的乙交酯,并且解聚反应残渣可以重复利用来制备乙交酯。     

金属-氧共价性增强的缺陷态高熵岩盐型氧化物用于电催化析氧

高熵材料可以在单一晶相中引入五种或五种以上元素以优化电子结构和配位环境,可作为一类新兴的电催化剂.本文制备了一种岩盐型高熵氧化物Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O(HEO)用于催化氧析出反应(OER).由于相邻的不同金属离子晶格失配,所制备的HEO具有丰富的缺陷.此外,电负性更小的Mg和Zn元素的存在...     

利用机器学习靶向设计先进电催化剂

随着能源需求增长与化石燃料资源枯竭之间的矛盾日益突出,以及石油、天然气等不可再生资源的燃烧带来的环境问题和全球变暖,清洁可再生能源越来越受到人们的重视.因此,包括能源转换和可逆能源使用等的可持续发展技术受到广泛关注.其中,电催化被认为是清洁能源转化的重要方法.目前,电催化反应的催化剂仍以贵金属为主.但贵金属昂贵的价格极...     

惰性小分子电催化还原反应的电解液调控

本文概述了惰性小分子电催化还原反应（如二氧化碳还原反应和氮气还原反应）中电解液的组成和作用机制,介绍了相关电解液研究的最新进展,并讨论了电解液调控在揭示反应机理、改善催化性能中的重要作用.     

不同预处理的氧化亚铜纳米线电极诱导的晶面效应提升电化学CO2还原为多碳产物

近年来,由于化石燃料不断消耗造成的二氧化碳气体过量排放,对人类生活环境造成越来越大的威胁.电催化二氧化碳还原反应是一种很有前景的解决方法,可回收废弃的二氧化碳并通过将其转化为可再生的燃料和化学品来最终实现碳循环.在各种还原产物中,多碳化学产物因其具有高能量密度和高商业价值而备受青睐.然而,由于涉及多个复杂的反应途径,设...     

镍铁层状双金属氢氧化物在不同pH电解液体系中的析氧反应（英文）

利用可再生电力驱动水分解提供了一种绿色和可持续的方式来生产氢气(H₂),而提高水分解效率的关键是开发高效的电催化剂.作为水分解反应的阴极,析氢反应(HER)仅需要两电子转移,目前的研究较为成熟.相比之下,析氧反应(OER)因涉及四个电子的转移,比HER过程更复杂.在众多析氧催化剂中,镍铁(NiFe)基电催化剂是碱性电解液体系中最佳的OER催化剂之一,然而其在中性及近中性体系中活性降低较多,从而限制了其在中性的海水电解及二氧化碳还原体系中的应用.目前,造成NiFe基催化剂在中性体系中性能较差的具体机制尚不清晰.文献报道,随着体系pH逐渐降低,NiFe基催化剂析氧性能也会随之变差;深入研究发现,碱性体系中更易于形成高价的Ni,Fe物质,但其是否对催化剂在水分解过程中有影响仍有待进一步研究.本文将电化学测试与原位光谱技术相结合,对镍铁层状双金属氢氧化物(NiFe LDH)在不同pH电解液体系中的析氧反应机理进行深入研究.电化学测试结果表明,随着pH值逐渐降低,NiFe LDH催化剂的析氧性能逐渐变差.原位表面增强拉曼光谱结果表明,不同pH电解液体系中NiOOH和“活性氧...     

锂-氧气电池:正极催化剂的最新进展与挑战（英文）

非质子锂-氧气电池具有高理论能量密度,在过去几年里受到了广泛关注。然而,动力学缓慢的氧还原反应(ORR)/氧析出反应(OER)和放电产物Li₂O₂导电性差导致锂-氧气电池过电位大,放电容量有限,循环寿命短。开发有效的锂-氧气电池正极催化剂可以调控放电与充电过程中Li₂O₂的形成和可逆分解,减小放电/充电极化。尽管提升ORR/OER动力学的正极催化剂已经取得了一系列重要进展,但是对正极在放电和充电中Li₂O₂生成和分解过程的理解依然是不足的。这篇综述聚焦于锂-氧气电池正极催化剂的最新进展,总结了催化剂与Li₂O₂生成/分解的作用关系,本文首先指出了锂-氧气电池正极面临的科学问题,包括动力学缓慢的ORR/OER过程和导电性差的反应产物Li₂O₂钝化电极,并提出了锂-氧气电池正极设计准则。通过对最近报道的正极催化剂进行分类讨论,明晰调控催化剂活性位点策略,理解在正极反应过程中...