루이스 산-염기 쌍이 있는 전자 결합 Co-ZrO2 나노닷 이종 접합 전극 촉매는 리튬-황 배터리의 높은 산화환원 반응 속도를 가능하게 합니다.

전극 촉매를 사용하는 것은 리튬-황 배터리에서 중합황 화합물의 느린 반응 속도를 해결하는 데 효과적이지만, 통합된 흡착-촉매-탈착 시스템을 갖춘 안정적인 전극 촉매를 설계하는 것은 도전적입니다. 여기에서는 전자 결합 Co-ZrO2 나노닷을 다공성 탄소 나노섬유에 조립하여 제조한 안정한 금속-반도체 (Co-ZrO2) 이종 접합 전극 촉매를 보고합니다. Co-ZrO2 접촉은 계면 전자 농축 및 Co에서 ZrO2로의 전자 전달을 유도하여 중합황을 흡착할 수 있는 풍부한 루이스 산 사이트를 생성합니다. 동시에, 농축된 계면 전자는 S–S 결합을 활성화하고 긴 사슬 중합황의 촉매 전환을 촉진할 수 있으며, 루이스 염기 사이트가 있는 ZrO2는 전극 촉매에서 짧은 사슬 중합황의 탈착을 촉진합니다. 더욱이, 나노닷 이종 접합체는 뛰어난 화학적 안정성과 중합황의 높은 산화환원 반응 속도를 보여줍니다. 리튬-황 배터리는 0.5C에서 954.5 mA h·g–1의 높은 방전 용량을 보이며 200 사이클 동안 84.9%의 유지율을 보이고, 1C에서 710.2 mA h·g–1의 방전 용량을 보이며 200 사이클 동안 98.6%의 유지율을 보입니다. 이 연구는 리튬-황 배터리를 위한 활성적이고 내구성이 있는 전극 촉매 개발을 위한 효과적인 전략을 제공합니다.