硫修饰的无贵金属高熵合金超薄纳米片用于低过电位和长寿命Li-O2电池

摘要：虽然无贵金属高熵合金（NHEA）作为Li-O2电池的低成本催化剂具有良好的前景，但其催化能力受到传统构型中固有的低金属位点利用率和不利的电子结构的限制。在此，我们报道了一种新颖的CuFeCoNiMn-NHEA催化剂设计，其特点在于整体无定形结构和由硫掺杂引入的金属-硫键（尤其是镍-硫键）。该催化剂的成功合成依赖于快速低温策略，其中5°C的反应温度限制了原子扩散和长程有序，同时亚1分钟的反应时间在动力学上将原子固定在无序状态。在这种结构中，超薄的二维形态、无序的原子排列和不饱和的原子配位消除了晶面和界限的约束，提供了丰富的活性位点；同时，金属-硫键显著优化了电子结构。金属与硫之间的电负性梯度导致金属位点的电子离域，从而降低d带中心，并优化*LiO2中间体的吸附能，进而加速氧化还原动力学。同时，增强的金属-硫配位将金属空位形成能提高了1-3倍，从而抑制了原子浸出以提高结构稳定性。因此，我们的独特催化剂实现了低过电位（0.48 V）和优异的寿命（452个循环），显著优于大多数已报道的无贵金属催化剂。