Graphene-supported single atom catalysts for high performance lithium-oxygen batteries

过电位 石墨烯 电催化剂 析氧 催化作用 材料科学 锂(药物) 电化学 吉布斯自由能 氮气 电化学能量转换 化学工程 纳米技术 物理化学 电极 化学 热力学 有机化学 物理 工程类 内分泌学 医学
作者
Hoilun Wong,Tongchao Liu,Mohsen Tamtaji,Xiaozhou Huang,Tsz Wing Tang,Md Delowar Hossain,Jun Wang,Yuting Cai,Zhenjing Liu,Hongwei Liu,Khalil Amine,William A. Goddard,Zhengtang Luo
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:121: 109279-109279 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109279
摘要

The optimal choice of d-block metals in single atom catalysts (SACs) is crucial for designing efficient electrocatalysts for activating the Oxygen reduction reaction (ORR)/ Oxygen evolution reaction (OER) in lithium-oxygen batteries (LOBs). Herein, we used the Quantum Mechanics methods to understand the origin of reactivity for a series of 16 d-block metals supported on nitrogen-doped graphene as SACs for ORR and OER in LOBs. Based on the Gibbs free energy calculations, we found that among the 16 SACs investigated, Zn-SAC exhibits the highest electrochemical activity with the lowest overpotential of 0.17 V. We then used machine learning (ML) to develop an intrinsic descriptor, Φ, that correlates the catalytic activity with electronic and chemical properties of the catalytic centers at the M-N4 active site on graphene surface. We established a linear relationship between Φ and the catalytic activity that provides guidance for designing efficient SACs for electrocatalysis in LOBs. To validate these predictions, we report electrochemical measurements showing that Zn-SAC exhibits an ultra-stable cyclability with reduced overpotentials over Mo-SAC and nitrogen-doped graphene (NG), confirming our theoretical prediction. This fundamental work provides a deep understanding on the rational design of efficient SACs for OER/ ORR in LOBs.
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
科研通AI2S应助abcd_1067采纳,获得10
1秒前
2秒前
3秒前
tdtk发布了新的文献求助10
4秒前
雷锋完成签到 ,获得积分10
4秒前
唠叨的傲薇完成签到 ,获得积分10
6秒前
HEAUBOOK应助冰红茶采纳,获得10
6秒前
友好的夏之完成签到,获得积分10
8秒前
12秒前
ti完成签到,获得积分10
12秒前
阿敬完成签到,获得积分10
12秒前
绿兔子完成签到 ,获得积分10
12秒前
abcd_1067完成签到,获得积分10
12秒前
slin_sjtu完成签到,获得积分0
13秒前
13秒前
sjl完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
瑞仔完成签到,获得积分10
14秒前
HEAUBOOK应助冰红茶采纳,获得10
16秒前
传奇3应助gege采纳,获得10
16秒前
李佳宇发布了新的文献求助50
19秒前
20秒前
20秒前
余味应助lanbing802采纳,获得10
20秒前
ananan完成签到 ,获得积分10
21秒前
liyuqi61148完成签到,获得积分10
21秒前
简单灵凡完成签到,获得积分10
21秒前
是真的完成签到 ,获得积分10
23秒前
行萱完成签到 ,获得积分10
23秒前
sec完成签到,获得积分10
25秒前
科目三应助tdtk采纳,获得10
26秒前
狂野篮球发布了新的文献求助10
26秒前
可靠半青完成签到 ,获得积分10
28秒前
29秒前
cdercder应助gege采纳,获得10
29秒前
LordRedScience完成签到,获得积分10
30秒前
Billie完成签到,获得积分10
30秒前
31秒前
Zhangtao完成签到,获得积分10
31秒前
坦率大米完成签到,获得积分10
33秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2500
Computational Atomic Physics for Kilonova Ejecta and Astrophysical Plasmas 500
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
Brain and Heart The Triumphs and Struggles of a Pediatric Neurosurgeon 400
Cybersecurity Blueprint – Transitioning to Tech 400
Mixing the elements of mass customisation 400
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 3782820
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3328174
关于积分的说明 10235032
捐赠科研通 3043175
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1670456
邀请新用户注册赠送积分活动 799718
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 759010