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北京化工大学Yao, Shuyun刚发表最新成果:界面电场激活MnO6单元:电子注入Mnt2g在CeO2/MnOx中快速稳定储存钠离子

论论资讯 | 2024-02-28 4热度

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Activation of MnO<sub>6</sub> Units via an Interfacial Electric Field: Electron Injection into Mn t<sub>2g</sub> for Rapid and Stable Sodium Ion Storage in CeO<sub>2</sub> /MnO<sub>x</sub>

Yao Shuyun; Wang Shiyu; Wang Jinrui; Hou Zishan; Gao Xueying; Liu Yuanming; Fu Weijie; Nie Kaiqi; Xie Jiangzhou; Yang Zhiyu; Yan Yi-Ming

Published:2024-02-27
DOI:10.1002/smll.202307482

研究背景

随着人们对环境保护意识的不断提高,新能源的研究和应用已经成为了一个热门话题。其中,储能材料的研究尤为重要,因为它们能够有效地储存和释放能量。然而,目前存在的储能材料在钠离子储存方面存在着充电传输速度慢、循环稳定性差等问题,这些问题制约了其在实际应用中的发展。

研究内容

为了解决上述问题,科学家们在研究中构建了一种CeO<sub>2</sub> /MnO<sub>x</sub>的界面电场(IEF)结构,以提高MnO<sub>x</sub>的电子/离子传导能力和结构稳定性。研究结果表明,这种结构可以实现高达397 F g<sup>-1</sup>的储能容量,并且在10000次循环后仍保持着92.13%的容量保持率。科学家们还通过软X射线吸收光谱和局部态密度结果发现,由于IEF的作用,电子被大量注入到Mn t<sub>2g</sub>轨道中,从而有效激活了MnO<sub>6</sub>单元,使得CeO<sub>2</sub> /MnO<sub>x</sub>具有了快速的充电传输动力学和高钠离子储存容量。此外,研究还发现,增强的Mn─O键强度和有效稳定的MnO<sub>6</sub>单元可以显著提高CeO<sub>2</sub> /MnO<sub>x</sub>的结构稳定性。

研究意义

这项研究提出了一种先进的策略,可以在金属氧化物基储能材料中实现快速和可持续的钠离子储存。这项研究的创新点在于通过构建IEF结构,注入电子到Mn t<sub>2g</sub>轨道中,激活MnO<sub>6</sub>单元,从而提高了储能材料的电子/离子传导能力和结构稳定性。这项研究为新能源材料的发展提供了新思路和参考。

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