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基于第一性原理的锂空气电池钌掺杂石墨烯正极氧还原反应机理研究
1
作者
张唐虎
李强
+2 位作者
张添昱
王金朋
孙红
《原子与分子物理学报》
CAS
北大核心
2022年第4期41-48,共8页
双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1~3)掺杂石墨...
双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1~3)掺杂石墨烯的电子结构和氧气在Ru掺杂石墨烯表面的吸附性能,并以过渡态搜索方法获得ORR反应路径,研究碱性溶液中Ru掺杂单层石墨烯作用下的ORR机理.研究结果表明,经Ru原子掺杂后,石墨烯能够获得稳定的掺杂结构,且电导率显著提升.同原始单层石墨烯相比,Ru掺杂石墨烯增强了对O_(2)的吸附能力.在三Ru(n=3)掺杂石墨烯表面进行的ORR无需克服任何能垒.此外,三Ru掺杂石墨烯表面对OH基团的吸附能最低,有利于ORR的连续进行.研究表明三Ru掺杂石墨烯有望成为一种新型的ORR催化剂以提高双电解液锂空气电池的性能.
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关键词
锂空气电池
钌掺杂单层石墨烯
氧还原
第一性原理
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职称材料
题名
基于第一性原理的锂空气电池钌掺杂石墨烯正极氧还原反应机理研究
1
作者
张唐虎
李强
张添昱
王金朋
孙红
机构
沈阳建筑大学机械工程学院
出处
《原子与分子物理学报》
CAS
北大核心
2022年第4期41-48,共8页
基金
国家自然科学基金(51776131)
辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1802045)。
文摘
双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1~3)掺杂石墨烯的电子结构和氧气在Ru掺杂石墨烯表面的吸附性能,并以过渡态搜索方法获得ORR反应路径,研究碱性溶液中Ru掺杂单层石墨烯作用下的ORR机理.研究结果表明,经Ru原子掺杂后,石墨烯能够获得稳定的掺杂结构,且电导率显著提升.同原始单层石墨烯相比,Ru掺杂石墨烯增强了对O_(2)的吸附能力.在三Ru(n=3)掺杂石墨烯表面进行的ORR无需克服任何能垒.此外,三Ru掺杂石墨烯表面对OH基团的吸附能最低,有利于ORR的连续进行.研究表明三Ru掺杂石墨烯有望成为一种新型的ORR催化剂以提高双电解液锂空气电池的性能.
关键词
锂空气电池
钌掺杂单层石墨烯
氧还原
第一性原理
Keywords
Lithium-airbatteries
Nuthenium doped monolayers graphene
Oxygen reduction
First principles
分类号
O485 [理学—固体物理]
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出处
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被引量
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1
基于第一性原理的锂空气电池钌掺杂石墨烯正极氧还原反应机理研究
张唐虎
李强
张添昱
王金朋
孙红
《原子与分子物理学报》
CAS
北大核心
2022
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