石墨烯量子点耦合离子液体修饰的异质结构电解质抑制锂硫电池中锂枝晶生长

本研究针对锂硫电池中锂枝晶生长导致的性能衰减问题，通过设计石墨烯量子点(GQDs)耦合离子液体修饰的异质结构电解质，显著抑制了枝晶形成。该复合电解质展现出优异的离子电导率(186 mV@10 mA cm-2)和68.9 mV dec-1的塔菲尔斜率，为高安全性储能器件开发提供了新思路。

　　

随着碳中和目标的推进，金属-空气电池和燃料电池等清洁能源技术面临核心瓶颈——氧析出反应(OER)的缓慢动力学过程。传统贵金属催化剂如IrO_x和RuO_x虽性能优异，但高昂成本和资源稀缺性制约其大规模应用。这一背景下，韩国Daejung Chemical Co.的研究人员创新性地将钴铜铁三金属普鲁士蓝类似物(CoCuFe PBA)与磷掺杂二硫化钼(P-MoS₂)复合，开发出高性能非贵金属催化剂。

研究采用共沉淀法合成具有多金属活性位点的CoCuFe PBA纳米颗粒，通过水热法制备花瓣状P-MoS₂载体，最终经超声分散构建复合催化剂。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)证实了PBA的立方晶体结构及P元素成功掺入MoS₂晶格。透射电镜(TEM)显示P-MoS₂的纳米花结构为PBA提供了均匀分散的载体平台。

电化学测试表明，该复合催化剂在10 mA cm^-2电流密度下仅需186 mV过电位，塔菲尔斜率低至68.9 mV dec^-1，优于商用RuO₂催化剂。原位拉曼光谱揭示CoCuFe PBA在OER过程中转化为活性羟基氧化物相，而P掺杂诱导的MoS₂电子结构调控显著提升了电荷转移效率。锌-空气电池测试中，该催化剂组装的电池展现出1.48 V的开路电压和长达120小时的循环稳定性。

这项发表于《Journal of Alloys and Compounds Communications》的研究通过精准设计金属-载体相互作用，实现了三重突破：①多金属PBA提供丰富的氧化还原活性位点；②P-MoS₂载体增强电子传导并稳定纳米结构；③磷掺杂产生的硫空位缺陷协同优化反应中间体吸附能。该工作为开发低成本、高性能能源转换催化剂提供了普适性策略，对推进可再生能源技术产业化具有重要指导意义。