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随着工业化程度的提高以及化石能源的急剧消耗,导致CO2等温室气体的排放持续增加排放持续增加,不仅加重了能源危机,而且生态环境也进一步恶化。为此,开发可持续的绿色新能源,探索CO2等温室气体的固定和转化技术,是现实“碳中和”的重要途径。高能量密度的锂二氧化碳电池(~1876 Wh•kg−1),为实现CO2的资源化循环利用提供了新的思路。范德华异质结具有高效的电子耦合、电荷转移、可调控带隙等性质,特别是二维/二维(2D/2D)VDW异质结构,由于其较大的界面接触面积和快速的界面电荷分离能力,在增强电催化领域具有了极大的研究价值和应用潜力。
北京师范大学孙根班课题组提出利用电化学惰性超薄二维氮化硼纳米片(h-BN)作为范德华作用力诱导引发剂,调控石墨烯(GN)表面的电子结构,构建新型的氮化硼-石墨烯范德华异质结(BN-GN vdWsH)催化剂。理论计算表明h-BN能有效地调控石墨烯的电子性能。随着范德华诱导剂h-BN的引入,BN-GN vdWsH可以明显地提升其Li-CO2电池的催化活性。与单一的石墨烯催化剂相比,有效地降低CO2还原反应(CO2RR)和CO2析出反应(CO2ER)过程中的过电位超过700 mV,循环稳定性提升了三倍。本文的模型研究,对设计更好的Li-CO2电池催化剂具有一定的指导意义,为功能化组装和改性催化剂提供了思路借鉴。
文章信息:Zemin Sun, Di Wang, Liu Lin, Yuhui Liu, Mengwei Yuan, Caiyun Nan, Huifeng Li, Genban Sun* & Xiaojing Yang*. Ultrathin hexagonal boron nitride as a van der Waals’ force initiator activated graphene for engineering efficient non-metal electrocatalysts of Li-CO2 battery. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3620-8.
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