Electrostatic Potential-Induced Co–N4 Active Centers in a 2D Conductive Metal–Organic Framework for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries

多硫化物 材料科学 催化作用 锂(药物) 电化学 密度泛函理论 化学工程 Atom(片上系统) 金属 导电体 纳米技术 物理化学 电极 计算化学 化学 电解质 有机化学 复合材料 计算机科学 医学 冶金 嵌入式系统 内分泌学 工程类
作者
Shaonan Gu,Shuzheng Xu,Xiao‐Yi Song,Hongda Li,Yinan Wang,Guowei Zhou,Nianxing Wang,Haixin Chang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (45): 50815-50826 被引量:33
标识
DOI:10.1021/acsami.2c13543
摘要

The use of single-atom catalysts is a promising approach to solve the issues of polysulfide shuttle and sluggish conversion chemistry in lithium-sulfur (Li-S) batteries. However, a single-atom catalyst usually contains a low content of active centers because more metal ions lead to generation of aggregation or the formation of nonatomic catalysts. Herein, a 2D conductive metal-organic framework [Co3(HITP)2] with abundant and periodic Co-N4 centers was decorated on carbon fiber paper as a functional interlayer for advanced Li-S batteries. The Co3(HITP)2-decorated interlayer exhibits a chemical anchoring effect and facilitates conversion kinetics, thus effectively restraining the polysulfide shuttle effect. Density functional theory calculations demonstrate that the Co-N4 centers in Co3(HITP)2 feature more intense electron density and more negative electrostatic potential distribution than those in the carbon matrix as the single-atom catalyst, thereby promoting the electrochemical performance due to the lower reaction Gibbs free energies and decomposition energy barriers. As a result, the optimized batteries deliver a high rate capacity of over 400 mA h g-1 at 4 C current and a satisfying capacity decay rate of 0.028% per cycle over 1000 cycles at 1 C. The designed Co3(HITP)2-decorated interlayer was used to prepare one of the most advanced Li-S batteries with excellent performance (reversible capacity of 762 mA h g-1 and 79.6% capacity retention over 500 cycles) under high-temperature conditions, implying its great potential for practical applications.
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
星辰大海应助大帅采纳,获得10
1秒前
科研小白发布了新的文献求助10
2秒前
夜行者完成签到,获得积分10
2秒前
大模型应助顾天与采纳,获得10
2秒前
2秒前
宝莉完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
zx发布了新的文献求助10
3秒前
Messi发布了新的文献求助10
4秒前
脑洞疼应助甜蜜惊蛰采纳,获得10
4秒前
5秒前
悦耳乐萱发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
英姑应助高兴的风华采纳,获得10
6秒前
6秒前
月下魔术师完成签到,获得积分10
7秒前
研友_VZG7GZ应助黑yan采纳,获得10
7秒前
竹筏过海应助任性的鸵鸟采纳,获得30
7秒前
典雅的捕发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
senquana完成签到,获得积分10
8秒前
宝莉发布了新的文献求助10
8秒前
王誓言发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
研友_R2D2发布了新的文献求助10
9秒前
zx完成签到,获得积分10
9秒前
Criminology34发布了新的文献求助300
10秒前
11秒前
1177发布了新的文献求助30
11秒前
风雅颂完成签到,获得积分10
11秒前
棋士应助给你吃一个屁采纳,获得10
12秒前
儒雅的奇异果完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
14秒前
Henvy完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
QingyuShang完成签到,获得积分10
14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
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 9000
Encyclopedia of the Human Brain Second Edition 8000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Real World Research, 5th Edition 680
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 660
Chemistry and Biochemistry: Research Progress Vol. 7 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5684108
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5035205
关于积分的说明 15183583
捐赠科研通 4843435
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2596688
邀请新用户注册赠送积分活动 1549396
关于科研通互助平台的介绍 1507893