北大郭少军Angew：低Lewis酸度的多荚状PtIr助力高性能Li-O2电池！

来自正极和溶剂的高过电位和寄生反应以及缓慢氧反应动力学是非质子锂氧 (Li-O₂) 电池的主要挑战，设计用于加速氧反应动力学的高效催化剂对于开发高性能 Li-O₂电池至关重要。

在此，北京大学郭少军教授等人报道了一种具有低路易斯酸度Pt原子的多荚状PtIr作为Li-O₂电池的先进正极催化剂，可提高过电位和稳定性。作者首先将2，4-戊二酸铂（Pt(acac)₂）、铱(III)-乙酰丙酮（Ir(acac)₃)、抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和油胺在空气气氛下混合到锥形烧瓶中，然后加热并搅拌混合物以产生沉淀。

最后用环己烷和乙醇的混合物洗涤沉淀物得到多荚状PtIr催化剂，TEM表征显示其长度为45 nm，宽度为10 nm。

图1. 多荚状PtIr合金催化剂的制备与表征

DFT计算表明，由于Pt具有比Ir更高的电负性，导致Pt原子的Lewis酸性比纯Pt表面低，因此电子倾向于从Ir向Pt转移。此外，PtIr表面Pt原子的低Lewis酸性导致高电子密度和d带中心下移，从而削弱了对中间体（LiO₂）的结合能，这是实现氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）低过电位的关键。

因此，基于PtIr电极的Li-O₂电池表现出非常低的放电/充电总过电位（0.44 V）和良好的循环寿命（180次），优于已报道的大部分基于贵金属催化剂的正极。本研究为合理设计高效、低Lewis酸度的Li-O₂电池用贵金属催化剂提供了一种策略。

图2. 基于该催化剂的Li-O₂电池性能及对比

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

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