Heterokaryotic transition-metal dimers embedded monolayer g-C3N3 as promising anchoring and electrocatalytic materials for lithium-sulfur battery: First-principles calculations

化学 单层 过渡金属 催化作用 锂(药物) 电池(电) 硫黄 金属锂 锚固 纳米技术 无机化学 物理化学 有机化学 电极 阳极 热力学 材料科学 内分泌学 工程类 功率(物理) 物理 医学 结构工程 生物化学
作者
Wei Dong,Xuanyi Zhu,Mingyuan Zhao,Qiming Chang,Hao Gu,Fang Yang,Ding Shen,Shuwei Tang,Xiaodong Hong,Xu Zhang,Shuang Wei,Ziwen Dong,Shaobin Yang,Shaobin Yang
出处
期刊:Journal of Catalysis [Elsevier]
卷期号:433: 115449-115449 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.jcat.2024.115449
摘要

g-C3N3 not only has high content of pyridine nitrogen, but also has a special two-dimensional porous structure, which is an ideal diatomic catalytic host materials. In this work, homonuclear and heteronuclear dual-atom catalysts (DACs, TM-TM@g-C3N3, TM = Mn, Fe, Co, Ni) were constructed using single-layer g-C3N3 as the carrier material of DACs, and their potential as sulfur-hosting materials and electrocatalytic materials for lithium-sulfur batteries was explored through first principles comprehensively. The results show that the coupling between the two metal atoms in heteronuclear DACs can regulate the spin state of each other's d-electrons, so that the anchoring and catalytic effects of heteronuclear DACs on polysulfide are more excellent than that of homonuclear DACs. Co-Mn@g-C3N3, when utilized as the cathode material in lithium-sulfur batteries, offers exceptional properties due to the hybridization between Mn2+ high-spin state d electron and Co2+ half-filled dz2 orbital. This unique interaction not only enables the polysulfide to exhibit the lowest Gibbs free energy during conversion, but also results in the lowest reaction energy barrier of 0.26 eV for the conversion of Li2S2 to Li2S. Furthermore, it is found that when 3d transition metal atoms act as heteronuclear DACs, the coupling between metal ions with high-spin states at the active site and metal ions with empty orbitals or half-full d-electrons has the most significant catalytic effect on polysulfides.
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
搜集达人应助lxz采纳,获得10
5秒前
文献搬运工完成签到 ,获得积分0
5秒前
Sunny完成签到,获得积分10
9秒前
纸条条完成签到 ,获得积分10
9秒前
11秒前
dmr完成签到,获得积分10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
沙怀柔完成签到,获得积分10
18秒前
雷小牛完成签到 ,获得积分10
21秒前
Hua完成签到 ,获得积分10
22秒前
情怀应助aabot采纳,获得20
23秒前
nuclear1002应助沙怀柔采纳,获得20
23秒前
子焱完成签到 ,获得积分10
23秒前
buerzi完成签到,获得积分10
23秒前
btcat完成签到,获得积分0
24秒前
洁净之玉完成签到,获得积分20
26秒前
健康的宛菡完成签到 ,获得积分10
27秒前
米鼓完成签到 ,获得积分10
27秒前
桐桐应助胖虎虎采纳,获得10
28秒前
30秒前
月亮啊完成签到 ,获得积分10
31秒前
行走的猫完成签到 ,获得积分10
33秒前
34秒前
景清完成签到 ,获得积分10
35秒前
lamer完成签到,获得积分10
36秒前
wzk完成签到,获得积分10
37秒前
kingfly2010完成签到,获得积分10
39秒前
LaixS完成签到,获得积分10
39秒前
lxz发布了新的文献求助10
40秒前
要笑cc完成签到,获得积分10
41秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
42秒前
43秒前
宣宣宣0733完成签到,获得积分10
43秒前
AA完成签到,获得积分10
45秒前
胡质斌完成签到,获得积分10
45秒前
Bismarck完成签到,获得积分10
46秒前
falling_learning完成签到 ,获得积分10
48秒前
Eager发布了新的文献求助10
49秒前
lxz完成签到,获得积分10
50秒前
小单完成签到 ,获得积分10
50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
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6051321
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7859022
关于积分的说明 16267625
捐赠科研通 5196359
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2780596
邀请新用户注册赠送积分活动 1763538
关于科研通互助平台的介绍 1645561