Highly Efficient Cu‐Porphyrin‐Based Metal–Organic Framework Nanosheet as Cathode for High‐Rate Li‐CO2 Battery

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作者
Yan Xu,Hao Gong,Hao Ren,Xiaoli Fan,Peng Li,Tengfei Zhang,Kun Chang,Tao Wang,Jie He
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (45) 被引量:21
标识
DOI:10.1002/smll.202203917
摘要

The lithium-carbon dioxide (Li-CO2 ) battery as a novel metal-air battery has a high specific energy density and unique CO2 conversion ability. However, its further development is limited by incomplete product decomposition resulting in poor cycling and rate performance. In this work, Cu-tetra(4-carboxyphenyl) porphyrin (Cu-TCPP) nanosheets are prepared through the solvothermal method successfully. An efficient Li-CO2 battery with Cu-TCPP as catalyst achieves a high discharge capacity of 20393 mAh g-1 at 100 mA g-1 , a long-life cycle of 123 at 500 mA g-1 , and a lower overpotential of 1.8 V at 2000 mA g-1 . Density functional theory calculation reveals that Cu-TCPP has higher adsorption energy of CO2 and Li2 CO3 compared with TCPP, and a large number of electrons gather near the Cu-N4 active sites in Cu-TCPP. Therefore, the excellent CO2 capture ability of the porphyrin ligand and the synergic catalytic effect of Cu atom in Cu-TCPP promote the thermodynamics and kinetics of CO2 reduction and evolution processes.
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