S-Pt-C原子位点的p-d轨道杂化作用使得Mg-CO2电池具有更长的使用寿命

《Advanced Materials》：p-d Orbital Hybridization of S-Pt-C Atomic Site Enables Durable Mg-CO2 Battery

p-d轨道杂化增强单金属位点COFs的金属-支持物相互作用（MSI），显著提升Mg-CO2电池稳定性和性能（>420h，0.34V过电位，50Ah/g），并优化放电产物形态，理论及实验证实MSI降低能垒并促进花状结构形成。

　　

摘要

将单金属位点催化剂整合到共价有机框架（COFs）中，可以实现原子利用的最大化、可调的孔隙率以及稳定的配位环境，从而促进高效的CO?扩散、精确控制活性位点，并增强电子转移，进而提升金属-CO?电池的性能。然而，由于在高氧化还原活性操作条件下金属与π电子之间的配位作用较弱，这些催化剂的实际应用受到限制。本文报道了一种通过引入具有孤对电子的硫原子来增强金属-载体相互作用（MSI）的p-d轨道杂化策略，成功制备出了具有优异性能的Mg-CO?电池和光辅助Li-O?电池。p-d轨道杂化策略有效降低了反应能垒，并引导反应路径生成类似花朵的放电产物，从而提高了电池的能量转换效率和可逆性。采用这种增强MSI技术的Mg-CO?电池在超低过电位（0.34 V）下能够稳定运行超过420小时，具有高达50 Ah g?1的容量，这是迄今为止报道的单金属位点催化剂Mg-CO?电池中最好的性能表现。原位电化学光谱分析和理论研究证实，强化的MSI作用降低了放电/充电能量垒，并使产物形态从致密的紧凑薄膜转变为类似花朵的形态。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。