基于第一性原理的鋰空氣電池Si摻雜MoS2正極催化氧還原反應(yīng)機(jī)理研究

編號：FTJS08318

篇名：基于第一性原理的鋰空氣電池Si摻雜MoS2正極催化氧還原反應(yīng)機(jī)理研究

作者：王金朋 薛志超 馬穎 李潔 劉思丹 孫紅

關(guān)鍵詞： 鋰空氣電池 單層二硫化鉬 硅摻雜 氧還原反應(yīng)機(jī)理 第一性原理

機(jī)構(gòu)： 沈陽建筑大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 沈陽建筑大學(xué)理學(xué)院 沈陽建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

摘要： 研究堿性條件下Si摻雜單層MoS 2表面的氧還原反應(yīng)(ORR)機(jī)理,為設(shè)計高效的雙電解液鋰空氣電池催化劑提供理論指導(dǎo)。通過第一性原理計算,分析n(n=1~3)個Si原子摻雜單層MoS 2表面的ORR性能。結(jié)果表明,Si摻雜單層MoS 2表面有很好的穩(wěn)定性,摻雜后會在禁帶中引入雜質(zhì)態(tài),使其表面活性增強(qiáng)。與原始單層MoS 2相比,Si摻雜極大增強(qiáng)了MoS 2對O 2的還原能力。在單Si原子及雙Si原子摻雜的表面,H2O分子的最大解離能壘(0.85 eV、0.78 eV)表明氧還原反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行。在三Si原子摻雜的表面,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行而無需任何的能壘。但單Si原子摻雜對OH基團(tuán)有很強(qiáng)的吸附能力,不利于ORR的持續(xù)進(jìn)行。而隨著摻雜原子數(shù)量的增加,三Si原子摻雜的表面對OH基團(tuán)的吸附能會極大降低。研究表明三Si原子摻雜的MoS 2會是一種新型的ORR催化劑。