Synergistic promotion of electrocatalytic activities and multilevel descriptors in nitrogen-doped graphene supported dual-atom catalysts for lithium-sulfur batteries

催化作用 多硫化物 材料科学 双功能 石墨烯 双金属片 硫黄 过渡金属 锂(药物) 化学工程 纳米技术 物理化学 化学 电极 电解质 有机化学 医学 工程类 内分泌学 冶金
作者
Xingjia Chen,Haifeng Lv,Xiaojun Wu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:65: 103187-103187 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103187
摘要

Lithium-sulfur battery (LSB) is emerging as one of the most promising candidates in energy storage systems, but its performance is greatly limited by the polysulfide shuttle and sluggish reaction kinetics. Here, we focus on 18 dual-atom catalysts (DACs) supported by nitrogen-doped graphene with three types of metal coordination environment, namely M1M2Nx (M1, M2 = Fe, Co, Ni and x = 6 or 8), for sulfur redox by using first-principles calculations. Our results show that most DACs exhibit enhanced anchoring capacity toward polysulfides and superior electrocatalytic activity via a synergistic effect between the bimetallic sites. Among them, FeNiN8 presents balanced bifunctional catalytic activities with reduced Gibbs free energy change during the conversion of Li2S4 to Li2S (1.091 eV) and decomposition barrier of Li2S (1.330 eV) to boost reaction kinetics during charge-discharge cycling, surpassing single-atom counterparts. In particular, multilevel descriptors correlating the target catalytic properties with adsorption energies of key sulfur species, ICOHP of M-S atom pairs, and the fundamental geometric and electronic properties are identified to characterize the catalytic activities of DACs. Extended DACs to other 3d transition metals further demonstrate the effective design strategy and their broad application prospects in LSBs, which contributes to a deep understanding of the origin of catalytic activity of dual-atom sites.
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
1秒前
糯米花完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
Mira发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
刘雨完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
可爱的函函应助xiaoyu采纳,获得10
2秒前
2秒前
自觉冷松发布了新的文献求助10
3秒前
花生瓜子八宝粥完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
5秒前
5秒前
糯米发布了新的文献求助10
5秒前
mmm完成签到,获得积分20
5秒前
7秒前
爱睡觉的噜噜完成签到,获得积分10
7秒前
weifengzhong发布了新的文献求助10
7秒前
赘婿应助花生瓜子八宝粥采纳,获得10
8秒前
多多发布了新的文献求助10
8秒前
食梦貊发布了新的文献求助10
8秒前
土豆发布了新的文献求助10
9秒前
栗子发布了新的文献求助10
9秒前
朱白完成签到,获得积分10
9秒前
CFD应助jj采纳,获得10
9秒前
Think完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
小可爱完成签到 ,获得积分10
10秒前
缪甲烷完成签到,获得积分10
10秒前
QXZ1发布了新的文献求助10
11秒前
orixero应助失眠成协采纳,获得10
12秒前
12秒前
Hello应助wjy321采纳,获得100
12秒前
13秒前
13秒前
向前完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
香蕉觅云应助欣喜石头采纳,获得10
13秒前
14秒前
高分求助中
液晶指向矢仿真分析数据集 8888
GL 2 A method for assessing the in-place cleanability of food processing equipment, Fourth Edition, December 2023 3000
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Advanced Memory Technology 500
Petrology and Plate Tectonics 500
Writing Systems 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6862207
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8565498
关于积分的说明 18214119
捐赠科研通 6229044
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3048009
关于科研通互助平台的介绍 2048555
邀请新用户注册赠送积分活动 2025619