近日，廈門大學李君濤教授和孫世剛院士共同指導我院博士生張鵬方 在《ACS Catalysis》期刊發表了題為“Synergetic Effect of Ru and NiO in the Electrocatalytic Decomposition of Li2CO3to Enhance the Performance of a Li-CO2/O2Battery”的研究論文。
CO2作為一種溫室效應的氣體，其在大氣中的濃度隨著工業化程度提高逐步增加，導致氣候變化、嚴重影響人類的生存環境。Li-CO2/O2和Li-CO2電池作為兩種含有CO2氣體的電池，相比於傳統的鋰離子電池具有更高的理論能量密度，並且同時實現了CO2的利用。兩種放電過程中均有Li2CO3生成，因此，提高Li2CO3催化分解速率對提升Li-CO2/O2和Li-CO2電池的循環穩定性具有重要意義。
通過多步反應將NiO和Ru兩種組分先後負載在碳納米管表面，製備出Ru/NiO@Ni/CNT，Ru/CNT和NiO@Ni/CNT三種催化劑。研究發現Ru與NiO之間的協同效應顯著提升了Ru/NiO@Ni/CNT電池的循環穩定性。運用密度泛函理論計算分析RuO2表面對碳酸鋰的分解過程，指出充電過程中氧氣的生成為速率決定步驟。電化學原位紅外光譜研究結果確認了Ru/NiO@Ni/CNT催化劑成功的催化分解碳酸鋰。通過對Ru和NiO之間相互協同作用的深入的表徵和分析，為設計和製備Li-CO2/O2電池正極催化劑提供了新的思路。
該工作得到國家自然科學基金、安徽省自然科學基金以及中央高校基本科研業務費等資助。
來源 廈門大學能源學院
全文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.9b04138
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