Computational Screening on Two-Dimensional Metal-Embedded Poly-Phthalocyanine as Cathode Catalysts in Lithium-Nitrogen Batteries

过电位 阴极 催化作用 锂(药物) 金属锂 氮气 金属 材料科学 化学物理 分子 化学工程 纳米技术 化学 有机化学 电极 阳极 物理化学 电化学 工程类 医学 内分泌学
作者
Huilong Dong,Wenzhen Xu,Juan Xie,Yi-min Ding,Quan Wang,Liujiang Zhou
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:604: 154507-154507 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2022.154507
摘要

• The MPPc-based cathode catalysts in Li-N 2 battery were computationally screened. • ScPPc exhibits the lowest η DC (0.24 V) and η C (0.35 V) among all the screened MPPcs. • The ScPPc and FePPc could fully reduce the adsorbed N 2 into Li 6 N 2 * mediated by Li +. • ΔG ads of N 2 is an indicator to evaluate the catalytic performance in Li-N 2 battery. Despites the high theoretical energy density, there still lacks of sufficient theoretical insight into the lithium-nitrogen (Li-N 2 ) batteries, which limits their further development. Here we performed computational studies on screening of the two-dimensional metal-embedded poly-phthalocyanines (MPPcs) for electro-catalysis of Li-mediated nitrogen reduction reaction (NRR) in cathode of Li-N 2 batteries. After the calculations on adsorption free energies ( ΔG ads ) of N 2 molecule on MPPcs, the Li-mediated NRR process was simulated by plotting the free energy profiles of Li x N 2 * intermediates along two different pathways. It is found that only parts of the MPPcs could fully reduce N 2 * into the final product Li 6 N 2 *, whose catalytic performance was compared by the discharge/charge overpotential ( η DC / η C ). Along with the end-on pathway, FePPc shows considerably low η DC (0.37 V) and η C (0.42 V), while along with the side-on pathway, ScPPc exhibits the lowest η DC (0.24 V) and η C (0.35 V) among all the screened MPPcs. The ΔG ads of N 2 is found to be suitable indicator to evaluate the catalytic performance of MPPc in Li-N 2 batteries, which should be negative and close-to-zero. This work not only proposes FePPc and ScPPc as the promising cathode catalysts, but also provides theoretical insight into the microscopic mechanism in Li-N 2 batteries.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
严婉蓉完成签到,获得积分10
刚刚
CLRGGYL完成签到,获得积分10
刚刚
tomatoli完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
小白完成签到,获得积分10
1秒前
冷酷的寒烟完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
zqt完成签到,获得积分10
2秒前
小鱼完成签到 ,获得积分10
2秒前
雪雪完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
大个的应助被温和的开水采纳,获得30
2秒前
1123完成签到 ,获得积分10
4秒前
所所的应助被颖颖采纳,获得10
4秒前
4秒前
FashionBoy的应助被77采纳,获得10
5秒前
晴天发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
汉堡包的应助被F衣衫褴褛采纳,获得10
7秒前
yuyao关注了科研通微信公众号
7秒前
好好学习发布了新的文献求助10
7秒前
田忌赛马完成签到,获得积分10
8秒前
YY的应助被Z可采纳,获得10
8秒前
魁梧的手套完成签到,获得积分20
8秒前
9秒前
lllll1243完成签到,获得积分10
9秒前
开朗的曼柔完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI6.4的应助被DWRH采纳,获得10
9秒前
9秒前
今后的应助被晴天采纳,获得10
9秒前
zzz发布了新的文献求助10
9秒前
吱吱吱发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
畔畔发布了新的文献求助20
11秒前
null的应助被月亮啊采纳,获得10
11秒前
jmyao完成签到,获得积分20
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Sustainable Engineered Micro/Nanofibers and Hybrid Nanocomposites for Environmental Remediation 400
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8070441
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9490851
关于积分的说明 21361490
捐赠科研通 7638528
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3398701
关于科研通互助平台的介绍 2528503
邀请新用户注册赠送积分活动 2436872