近日,海南大學(xué)鄧意達(dá)教授、鄭學(xué)榮教授團(tuán)隊(duì)在材料科學(xué)類TOP期刊《Advanced Energy Materials》《先進(jìn)能源材料》(IF=27.97)上公開(kāi)發(fā)表題為“Rational Design and SpontaneousSulfurization of NiCo-(oxy)Hydroxysulfides Nanosheets with Modulated Local Electronic Configuration for Enhancing Oxygen Electrocatalysis”(自發(fā)硫化策略調(diào)制鎳鈷-(氧)羥基硫化物局部電子結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)氧電催化)的研究論文。海南大學(xué)為第一單位,該研究在氧電催化方面取得了重要進(jìn)展。
金屬-空氣電池由于具有高理論能量密度、高安全性和低成本等優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。析氧反應(yīng)(OER)是其空氣電極關(guān)鍵的核心電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。然而,催化劑緩慢的OER動(dòng)力學(xué)阻礙了這些清潔能源系統(tǒng)的應(yīng)用推廣進(jìn)程。為了避免過(guò)渡依賴高成本、低儲(chǔ)量的傳統(tǒng)貴金屬 (Ir和Ru基) 催化劑,開(kāi)發(fā)低成本、高豐度的過(guò)渡金屬 (TM) 基化合物 (TMCs) 已經(jīng)成為OER催化劑領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。
針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題,海南大學(xué)鄧意達(dá)教授、鄭學(xué)榮教授團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了過(guò)渡金屬硫化物在氧析出過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了表面重構(gòu)后的微量硫?qū)μ嵘牧想娀瘜W(xué)活性具有重要作用;提出并發(fā)展了一種超快自發(fā)硫化技術(shù),在羥基氧化物中直接構(gòu)筑具有豐富高價(jià)態(tài)金屬位點(diǎn)的羥基氧硫化物新型正極材料,其中硫的進(jìn)入可以鎖定高價(jià)態(tài)金屬位點(diǎn)在材料結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定存在,并有效調(diào)制近鄰原子的電子結(jié)構(gòu);實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算相結(jié)合,闡明了正極材料中鎳鈷雙金屬同步活化工作機(jī)制和穩(wěn)定的高價(jià)態(tài)Ni/Co-S價(jià)鍵結(jié)構(gòu)是提升材料氧析出活性和穩(wěn)定性的根本原因,為構(gòu)筑高活性、高穩(wěn)定性過(guò)渡金屬氧硫化物電極材料提供了一種新思路;進(jìn)一步利用該正極材料體系開(kāi)發(fā)了全固態(tài)鋅-空氣電池器件,電池的功率密度達(dá)到110 mW cm-2,放電比容量達(dá)到721 mAh g-1,并且在反復(fù)彎折循環(huán)400次后仍然保持高功率穩(wěn)定輸出,電池整體性能達(dá)到目前該領(lǐng)域的先進(jìn)水平。
原標(biāo)題:開(kāi)發(fā)新型正極材料 海南大學(xué)團(tuán)隊(duì)在提升鋅-空氣電池整體性能方面取得重要進(jìn)展