清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Rational Design of Highly Stable and Active Single‐Atom Modified S‐MXene as Cathode Catalysts for Li‐S Batteries

MXenes公司 电负性 催化作用 合理设计 材料科学 吸附 吉布斯自由能 化学物理 石墨烯 化学工程 纳米技术 物理化学 化学 热力学 有机化学 工程类 物理
作者
Junwei Sun,Rui Yu,Dominik Legut,Joseph S. Francisco,Ruifeng Zhang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adma.202501523
摘要

Abstract The practical application of Li‐S batteries is hindered by the shuttle effect and sluggish sulfur conversion kinetics. To address these challenges, this work proposes an efficient strategy by introducing single atoms (SAs) into sulfur‐functionalized MXenes (S‐MXenes) catalysts and evaluate their potential in Li‐S batteries through first‐principles calculations. Using high‐throughput screening of various SA‐modified S‐MXenes, this work identifies 73 promising candidates that exhibit exceptional thermodynamic and kinetic stability, along with the effective immobilization of polysulfides. Notably, the incorporation of Ni, Cu, or Zn as SAs into S‐MXenes results in a significant Gibbs free energy barrier reduction by 51%–75%, outperforming graphene‐based catalysts. This reduction arises from SA‐induced surface electron density that influences the adsorption energies of intermediates and thereby disrupts the scaling relations between Li₂S₂ and other key intermediates. Further enhancement in catalytic performance is achieved through strain engineering by shifting the d‐band center of metal atoms to higher energy levels, increasing the chemical affinity for intermediates. To elucidate the intrinsic adsorption properties of intermediates, this work develops a machine learning model with high accuracy (R 2 = 0.88), which underscores the pivotal roles of SA electronegativity and local coordination environment in determining adsorption strength, offering valuable insights for the rational design of catalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
13秒前
Sandy发布了新的文献求助10
21秒前
Sandy完成签到,获得积分10
34秒前
vbnn完成签到 ,获得积分10
40秒前
沈惠映完成签到 ,获得积分10
41秒前
46秒前
隔壁老王发布了新的文献求助10
51秒前
丘比特应助隔壁老王采纳,获得10
1分钟前
新奇完成签到 ,获得积分10
1分钟前
许之北完成签到 ,获得积分10
1分钟前
四氧化三铁完成签到,获得积分10
1分钟前
cadcae完成签到,获得积分10
2分钟前
xiaozou55完成签到 ,获得积分10
2分钟前
VPN不好用完成签到,获得积分10
3分钟前
Forever完成签到,获得积分10
3分钟前
钉钉完成签到 ,获得积分10
3分钟前
4分钟前
Skywings完成签到,获得积分10
4分钟前
悄悄拔尖儿完成签到 ,获得积分10
4分钟前
呆呆的猕猴桃完成签到 ,获得积分10
5分钟前
我是笨蛋完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
研友_nxw2xL完成签到,获得积分10
5分钟前
muriel完成签到,获得积分10
6分钟前
7分钟前
naczx完成签到,获得积分0
8分钟前
SDNUDRUG完成签到,获得积分10
8分钟前
9分钟前
poki完成签到 ,获得积分10
9分钟前
10分钟前
南瓜猪猪头完成签到 ,获得积分10
11分钟前
杪夏二八完成签到 ,获得积分10
11分钟前
天天快乐应助ChenWei采纳,获得10
11分钟前
marco发布了新的文献求助10
12分钟前
情怀应助marco采纳,获得10
12分钟前
13分钟前
ChenWei发布了新的文献求助10
13分钟前
传奇3应助ChenWei采纳,获得10
13分钟前
beloved完成签到 ,获得积分10
13分钟前
科研通AI5应助仁爱保温杯采纳,获得10
13分钟前
高分求助中
Encyclopedia of Mathematical Physics 2nd edition 888
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
Chinesen in Europa – Europäer in China: Journalisten, Spione, Studenten 500
Arthur Ewert: A Life for the Comintern 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi // Kurt Werner Radtke 500
Two Years in Peking 1965-1966: Book 1: Living and Teaching in Mao's China // Reginald Hunt 500
材料概论 周达飞 ppt 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3808131
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3352745
关于积分的说明 10360245
捐赠科研通 3068739
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1685251
邀请新用户注册赠送积分活动 810380
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 766076