Theoretical Insights into Single‐Atom Catalysts Supported on N‐Doped Defective Graphene for Fast Reaction Redox Kinetics in Lithium–Sulfur Batteries

催化作用 氧化还原 锂(药物) 石墨烯 Atom(片上系统) 过渡金属 动力学 硫黄 密度泛函理论 材料科学 分解 物理化学 化学 无机化学 结晶学 纳米技术 计算化学 物理 计算机科学 有机化学 嵌入式系统 冶金 内分泌学 医学 量子力学
作者
Tengfei Duan,Li Wang,Zhongyun Ma,Yong Pei
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (42) 被引量:16
标识
DOI:10.1002/smll.202303760
摘要

Single-atom catalysts are proven to be an effective strategy for suppressing shuttle effect at the source by accelerating the redox kinetics of intermediate polysulfides in lithium-sulfur (Li-S) batteries. However, only a few 3d transition metal single-atom catalysts (Ti, Fe, Co, Ni) are currently applied for sulfur reduction/oxidation reactions (SRR/SOR), which remains challenging for screening new efficient catalysts and understanding the relationship between structure-activity of catalysts. Herein, N-doped defective graphene (NG) supported 3d, 4d, and 5d transition metals are used as single-atom catalyst models to explore electrocatalytic SRR/SOR in Li-S batteries by using density functional theory calculations. The results show that M1 /NG (M1 = Ru, Rh, Ir, Os) exhibits lower free energy change of rate-determining step (ΔGLi2S∗)$( {\Delta {G}_{{\mathrm{Li}}_{\mathrm{2}}{{\mathrm{S}}}^{\mathrm{*}}\ }} )$ and Li2 S decomposition energy barrier, which significantly enhance the SRR and SOR activity compared to other single-atom catalysts. Furthermore, the study accurately predicts the ΔGLi2S∗$\Delta {G}_{{\mathrm{Li}}_{\mathrm{2}}{{\mathrm{S}}}^{\mathrm{*}}\ }$ by machine learning based on various descriptors and reveals the origin of the catalyst activity by analyzing the importance of the descriptors. This work provides great significance for understanding the relationships between the structure-activity of catalysts, and manifests that the employed machine learning approach is instructive for theoretical studies of single-atom catalytic reactions.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
刚刚
852应助狂犬喵采纳,获得10
6秒前
6秒前
文献看完了吗完成签到 ,获得积分10
7秒前
焱焱不忘完成签到 ,获得积分0
7秒前
WW完成签到,获得积分10
8秒前
完美世界应助zzzzzz采纳,获得10
9秒前
10秒前
笨笨幼蓉完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
小茉莉发布了新的文献求助10
13秒前
昏睡的白桃完成签到,获得积分10
13秒前
MM发布了新的文献求助10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
tim发布了新的文献求助10
16秒前
赘婿应助ebby采纳,获得10
16秒前
18秒前
红烧肉耶完成签到 ,获得积分10
18秒前
时光悠应助中中中中中采纳,获得30
19秒前
xxfsx应助李思雨采纳,获得10
20秒前
小蘑菇应助啦啦啦啦啦采纳,获得10
20秒前
env发布了新的文献求助30
23秒前
sxmt123456789发布了新的文献求助10
23秒前
Oatmeal5888完成签到,获得积分10
23秒前
冷酷的松思完成签到,获得积分10
24秒前
26秒前
27秒前
真白硝子完成签到,获得积分10
28秒前
29秒前
ebby发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
31秒前
32秒前
Owen应助joysa采纳,获得10
33秒前
格桑花完成签到,获得积分10
33秒前
35秒前
星辰大海应助山水采纳,获得10
36秒前
env完成签到,获得积分10
37秒前
37秒前
ll完成签到 ,获得积分10
38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
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Alloy Phase Diagrams 1000
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 891
Historical Dictionary of British Intelligence (2014 / 2nd EDITION!) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5424308
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4538684
关于积分的说明 14163217
捐赠科研通 4455559
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2443800
邀请新用户注册赠送积分活动 1434944
关于科研通互助平台的介绍 1412304