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无机化学

1、微环境调控Ni双原子高效电催化CO2还原
  CO2电还原为高附加值的燃料和化学品有望实现可持续碳循环和缓解能源危机，但电解过程仍存在过电位高，目标产物选择性低，转换效率低等问题。针对这些问题，进行了功能导向的设计，开发了Ni双原子催化剂，在选择性99%情况下，实现工业级1A cm-2的CO电流密度和68%的能量效率。借助多维度表征和理论模拟，克服单一表征技术的限制，确认了Ni双原子结构和形成机理。相比与传统认知的催化中心和机理，原位OH-配位诱导的局域环境改变，形成的Ni富电子催化中心，降低了CO2活化和关键中间体形成能垒，从而有效提升CO2还原性能。结果发表在Nat. Synth., 2022, 1, 719上。
　　2、合金负极稳定金属-氧气电池
　　金属-氧气电池的负极在循环过程中容易被腐蚀，采用Li-Na合金负极和加入电解液添加剂的方法实现了长寿命的双金属氧气电池。具体来说，将锂和钠熔化形成锂-钠合金，锂-钠合金具有合金本质的抗电解液抗氧气腐蚀的能力，提升了电极的稳定性；锂和钠高的还原性可使他们在电化学过程中参与反应，保证合金电极100%的原子利用率。而在电化学过程中溶出的锂离子可以充当静电屏蔽剂抑制枝晶生长，消除了电池的安全隐患。
　　3、放电产物诱导生长实现长循环大倍率锂氧电池
　　锂氧电池因其极高的能量密度而成为一种极具吸引力的储能技术。然而，电池应用中仍存在着倍率性能低、循环稳定性差、稳定电解质短缺等问题。将一种独立的蜂窝样钯修饰空心球形碳沉积在碳纸上，作为锂氧电池的阴极。该电池能够在高速率1.5A/g电流密度下实现5900mAh/g的放电容量，并在300 mA/g，容量为1000 mA/g下循环205圈。与传统的碳阴极相比，放电产物的沉积和形貌得到了调整，电解液的分解也得到了缓解。