A fundamental look at electrocatalytic sulfur reduction reaction

多硫化物 杂原子 硫黄 石墨烯 动力学 电催化剂 活化能 电化学 化学 无机化学 催化作用 材料科学 化学工程 纳米技术 电极 有机化学 电解质 物理化学 工程类 物理 量子力学 戒指(化学)
作者
Lele Peng,Ziyang Wei,Chengzhang Wan,Jing Li,Zhuo Chen,Dan Zhu,Daniel Baumann,Haotian Liu,Christopher S. Allen,Xiang Xu,Angus I. Kirkland,Imran Shakir,Zeyad Almutairi,Sarah H. Tolbert,Bruce Dunn,Yu Huang,Philippe Sautet,Xiangfeng Duan
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:3 (9): 762-770 被引量:816
标识
DOI:10.1038/s41929-020-0498-x
摘要

The fundamental kinetics of the electrocatalytic sulfur reduction reaction (SRR), a complex 16-electron conversion process in lithium–sulfur batteries, is so far insufficiently explored. Here, by directly profiling the activation energies in the multistep SRR, we reveal that the initial reduction of sulfur to the soluble polysulfides is relatively easy owing to the low activation energy, whereas the subsequent conversion of the polysulfides into the insoluble Li2S2/Li2S has a much higher activation energy, contributing to the accumulation of polysulfides and exacerbating the polysulfide shuttling effect. We use heteroatom-doped graphene as a model system to explore electrocatalytic SRR. We show that nitrogen and sulfur dual-doped graphene considerably reduces the activation energy to improve SRR kinetics. Density functional calculations confirm that the doping tunes the p-band centre of the active carbons for an optimal adsorption strength of intermediates and electroactivity. This study establishes electrocatalysis as a promising pathway to tackle the fundamental challenges facing lithium–sulfur batteries. The fundamental kinetics of the electrocatalytic sulfur reduction reaction, a complex 16-electron conversion process in lithium–sulfur batteries, is a topic that remains largely unexplored. Here, by directly profiling the activation energies in the multi-step reaction, the authors establish how the conversion kinetics differ for each step.
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
活力亦瑶完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
糖蛋白完成签到,获得积分20
2秒前
希望天下0贩的0应助am采纳,获得10
2秒前
Lucas应助淡淡的若翠采纳,获得10
3秒前
花的微笑完成签到,获得积分10
3秒前
WatsonJiang完成签到,获得积分10
3秒前
打打应助坚强的向雁采纳,获得10
3秒前
cosmos发布了新的文献求助10
3秒前
Auditor完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
xx发布了新的文献求助10
4秒前
HZN发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
Nxxxxxx完成签到,获得积分10
8秒前
10秒前
领导范儿应助am采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
桐桐应助自由飞翔采纳,获得10
15秒前
15秒前
wuqq完成签到,获得积分10
15秒前
6rkuttsmdt发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
领导范儿应助yykk采纳,获得10
18秒前
张笨笨完成签到 ,获得积分10
18秒前
Lucas应助花店没开采纳,获得10
18秒前
美好的泽洋完成签到 ,获得积分10
19秒前
opps应助橙子采纳,获得10
19秒前
一颗菠菜完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
Akim应助am采纳,获得10
20秒前
zzzrrra完成签到,获得积分10
20秒前
22秒前
小丫头子发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Organic Reactions Volume 118 400
A Foreign Missionary on the Long March: The Unpublished Memoirs of Arnolis Hayman of the China Inland Mission 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6462359
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8270460
关于积分的说明 17630504
捐赠科研通 5533746
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2906717
邀请新用户注册赠送积分活动 1883549
关于科研通互助平台的介绍 1729977