Rational design of MXene-based single atom catalysts for Na–Se batteries from sabatier principle

MXenes公司 催化作用 电化学 Atom(片上系统) 化学 电池(电) 纳米技术 材料科学 化学物理 物理化学 计算机科学 有机化学 热力学 物理 电极 嵌入式系统 功率(物理)
作者
Chunlei Wei,MengMeng Ge,Timing Fang,Xiao Tang,Xiaomin Liu
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:25 (36): 24948-24959 被引量:6
标识
DOI:10.1039/d3cp02150e
摘要

Na-Se batteries have attracted great attention because of their high-energy density and low cost, though the shuttle effect of polyselenides and sluggish reaction dynamics still limit their practical applications. Herein, MXenes were decorated with single zinc atom as selenium hosts, and the effect of interfacial electrochemical reaction was studied via first-principles simulation. The embedding of single zinc atom into MXenes was found to enhance the anchoring ability to inhibit the shuttle effect. However, Zn-MXenes as single atom catalysts had different effects on interfacial electrochemical reactions, which can be attributed to the increased interaction strengths between Zn-MXenes and polyselenides. For Ti-based MXenes, the enhanced interaction was found to be beneficial for the electrochemical reaction, whereas the overly strong anchoring strength of Zn-Cr2CO2 would inhibit charging-discharging kinetics. Therefore, the matching of MXenes and metal atoms should be considered to adjust the anchoring ability based on the Sabatier principle. This work provides new insights into the design of SACs and high-performance Na-Se batteries.
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