Interfacial Engineering of Co3O4/Fe2O3 Nano‐Heterostructure Toward Superior Li‐O2 Batteries

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作者
Yajun Zhao,Wenhao Tang,Wenhong Liu,Xianghua Kong,Dawei Zhang,Hao Luo,Kewei Teng,Ruiping Liu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (3) 被引量:24
标识
DOI:10.1002/smll.202205532
摘要

A major issue with Li-O2 batteries is their slow oxygen reduction and evolution kinetics, necessitating catalysts with high catalytic activity to improve reaction kinetics and cycle stability. Herein, a nano-heterostructured catalyst composed of Co3 O4 and Fe2 O3 (Co3 O4 /Fe2 O3 ) with a porous rod morphology is achieved through an interfacial engineering strategy by constructing Fe2 O3 on the Co3 O4 surface, which can function as a high-performance cathode in order to efficiently encourage the oxygen reduction and evolution while also reduce the battery polarization during charging and discharging. The density functional theory (DFT) calculations show the differences in charge density at the interface of nano-heterostructures, demonstrating the occurrence of an electron transfer process in the interface region of Co3 O4 and Fe2 O3 , implying a strong electronic coupling transfer, and in turn changing the electronic structure of the Co3 O4 . This significantly reduces the adsorption energy of LiO2 intermediates, thereby effectively lowering the overpotential. The resultant Li-O2 battery has larger discharge specific capacity, lower overpotential for the efficient oxygen evolution/reduction, as well as good cycling stability of 280 cycles. This work demonstrates an effective method to fabricate the nano-heterostrucutred materials with enhanced catalytic efficiency for advanced energy applications.

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