Revealing Redox‐Mediated CO2 Reduction Reaction Mechanisms in Aprotic Li–CO2 Batteries

氧化还原 过电位 加合物 亚稳态 电催化剂 离解(化学) 密度泛函理论 材料科学 化学 电化学 无机化学 物理化学 电极 计算化学 有机化学
作者
Zhiwei Zhao,Yu-Yue Wu,Tianfeng Yao,Long Pang,J. M. Liu,Xinliang Feng,Zhangquan Peng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (38): e2506880-e2506880 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adma.202506880
摘要

Abstract Redox‐mediated electrocatalysis represents an innovative strategy to unlock the energy capabilities of aprotic Li–CO 2 batteries by enabling solution‐mediated CO 2 reduction reaction (CO 2 RR). However, the underlying reaction pathways remain incompletely understood due to the lack of direct molecular evidence. Herein, multimodal in situ spectroscopic techniques are integrated with theoretical calculations to interrogate a model 9,10‐phenanthrenequinone (PQ)‐mediated CO 2 RR. Direct spectroscopic evidence reveals a current‐density‐dependent CO 2 RR pathway: the reduced PQ reacts with CO 2 to form metastable Li 2 (PQ‐CO 2 ) adduct via ECE and EEC pathways at low and high current densities, respectively. Subsequently, the metastable Li 2 (PQ‐CO 2 ) adduct dissociates to form the LiCO 2 intermediate and regenerate Li n PQ ( n = 0 and 1 at low and high current densities, respectively). Two LiCO 2 intermediates dimerize to produce the final discharge products of Li 2 CO 3 and CO in bulk solution. Therefore, the operation of Li–CO 2 batteries at low‐current densities reduces the activation barrier of CO 2 RR and regenerates PQ for sustained redox cycling, enabling significantly minimized overpotential and enhanced discharge capacity. Additionally, the suppression effects of weakly acidic cations (e.g., K + , TBA + ) are elucidated for the redox‐mediated CO 2 RR. This work highlights the pivotal chemical dissociation step in PQ‐mediated CO₂RR and provides a mechanistic framework for designing better metal–CO 2 batteries.
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
Lisa完成签到 ,获得积分10
刚刚
无限的冬菱完成签到,获得积分10
刚刚
DOC_XIONG的应助被zsj采纳,获得10
刚刚
刚刚
1096发布了新的文献求助30
1秒前
Silvia的应助被故乡的云采纳,获得10
1秒前
赘婿的应助被羊肉饺子馆老板采纳,获得10
1秒前
英姑的应助被小丹采纳,获得10
2秒前
席江海发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
HU完成签到,获得积分10
3秒前
含蓄的敏发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
SireTD完成签到,获得积分10
4秒前
QQ完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
19767588完成签到,获得积分10
4秒前
小蘑菇的应助被zed320采纳,获得10
5秒前
huihui完成签到,获得积分10
5秒前
潜竹完成签到,获得积分10
5秒前
FashionBoy的应助被朱艳荣采纳,获得10
6秒前
小二郎的应助被qqq采纳,获得10
6秒前
积极的小伙完成签到,获得积分10
6秒前
赵昊完成签到,获得积分10
7秒前
Sue完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
英吉利25发布了新的文献求助20
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
啦啦完成签到,获得积分20
8秒前
Owen的应助被icebear采纳,获得10
8秒前
8秒前
美少女发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9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
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Performance standards for antimicrobial disk and dilution susceptibility tests for bacteria isolated from animals 888
Rosenblum, Global Change Biology 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre (2012-09-10) 666
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7890842
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9402131
关于积分的说明 20849306
捐赠科研通 7493949
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3357918
关于科研通互助平台的介绍 2496290
邀请新用户注册赠送积分活动 2386528