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北大郭少軍Angew：低Lewis酸度的多莢狀PtIr助力高性能Li-O2電池！

來自正極和溶劑的高過電位和寄生反應以及緩慢氧反應動力學是非質子鋰氧 (Li-O₂) 電池的主要挑戰，設計用于加速氧反應動力學的高效催化劑對于開發高性能 Li-O₂電池至關重要。

在此，北京大學郭少軍教授等人報道了一種具有低路易斯酸度Pt原子的多莢狀PtIr作為Li-O₂電池的先進正極催化劑，可提高過電位和穩定性。作者首先將2，4-戊二酸鉑（Pt(acac)₂）、銥(III)-乙酰丙酮（Ir(acac)₃)、抗壞血酸、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和油胺在空氣氣氛下混合到錐形燒瓶中，然后加熱并攪拌混合物以產生沉淀。

最后用環己烷和乙醇的混合物洗滌沉淀物得到多莢狀PtIr催化劑，TEM表征顯示其長度為45 nm，寬度為10 nm。

圖1. 多莢狀PtIr合金催化劑的制備與表征

DFT計算表明，由于Pt具有比Ir更高的電負性，導致Pt原子的Lewis酸性比純Pt表面低，因此電子傾向于從Ir向Pt轉移。此外，PtIr表面Pt原子的低Lewis酸性導致高電子密度和d帶中心下移，從而削弱了對中間體（LiO₂）的結合能，這是實現氧還原反應（ORR）和析氧反應（OER）低過電位的關鍵。

因此，基于PtIr電極的Li-O₂電池表現出非常低的放電/充電總過電位（0.44 V）和良好的循環壽命（180次），優于已報道的大部分基于貴金屬催化劑的正極。本研究為合理設計高效、低Lewis酸度的Li-O₂電池用貴金屬催化劑提供了一種策略。

圖2. 基于該催化劑的Li-O₂電池性能及對比

Lewis-Acidic PtIr Multipods Enable High-performance Li-O₂ Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202114067

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