邓昭教授，ACB研究论文：光活性联吡啶钴作为电子介体促进光辅助Li-O2电池中Li2O2的可逆生成

第一作者：李新建

通讯作者：邓昭*

单位：苏州大学

克服阴极表面三相反应的缓慢动力学和分解Li₂O₂的不溶性和绝缘放电产物的高能垒是提升锂氧气电池（LOBs）寿命的关键，先前的研究表明，用于太阳能辅助LOBs的理想光催化剂不仅应具有良好的电催化活性，还应具有强大的光活性和合适的能带结构，进而催化ORR和OER反应。金属有机络合物钴吡啶具有催化活性金属中心（Co）以及优异的光活性，因此在光照条件下可以作为反应的电子介体增强阴极反应的动力学。

近日，来自苏州大学的邓昭教授，在国际知名期刊Applied Catalysis B: Environmental上发表题为“Photoactive cobalt-bipyridine electron mediator promotes reversible Li₂O₂ formation in irradiated Li-O₂ battery”的研究文章。该文章分析了现在常用的太阳能辅助的光催化剂，并总结了现有多数光活性材料存在复杂的合成过程并且耗能严重，提出了一种合成方法简单、可大量制备和光电催化活性优异的金属有机络合物钴吡啶催化剂，这项工作不仅将光电阴极催化剂家族扩展到小分子络合物，而且为LOBs中的光能存储机制提供了新的见解。

图1. Co-bpy作为电子介体在光辅助锂氧电池中的双电路能量图，以及在LOB中实现97%的高往返效率。

该工作首次将太阳能光辅助LOBs中的光催化剂扩展到有机分子化合物。选择三联吡啶钴化合物的原因有以下几点：1）该化合物可以在大气条件下通过沉淀反应很容易地合成，且产量丰富；2）具有Oh对称性的Co-N配位已被认为是氧转化反应的有效催化剂；3）该化合物材料的外表呈黄色，具有潜在的光活性；4）Co(II)-bpy和Co(III)-bpy之间很容易发生得失电子的转化，电子转移过程使其能够作为加速氧化还原动力学的电子介质。

要点二：光诱导非晶化Li₂O₂形成提升了LOBs的可逆性并实现了97%的高往返效率。

探索LOBs技术的关键任务之一是降低可逆Li₂O₂生成和分解的过电势，从而提高往返效率并减缓寄生反应，实现LOBs体系的长循环稳定性和高库伦效率。在光照下实现了Li₂O₂显著增强的可逆性，这归因于光诱导的产物是非晶化的Li₂O₂，所以其更容易在充电过程中分解。光照下的电池充电/放电电压间隙在100 mA g^-1的电流密度下能够进一步降低到0.12 V，实现97%的高往返效率。

要点三：提出了一个双电路模型来合理化太阳能辅助LOBs中充电/放电极化的减小

对于引入光辅助手段在低工作电流下更为显著这一现象，新提出的双电路模型可以帮助更好地理解这一观点。该双电路模型对荷传输机制提出新的见解，对光辅助LOBs机理的理解提供了借鉴意义。

邓昭教授简介：1999年本科、2002年硕士毕业于上海交通大学化学化工学院，2009年博士毕业于美国加州大学戴维斯分校化学系，2012年美国国家标准技术局（NIST）纳米科学技术中心博士后出站，2012-2015分别就职于美国著名石化企业Houghton International Inc., Halliburton Company以及Afton Chemical Corporation, 2016年至今，加入苏州大学能源学院任教。入选haiwai gaocengci人才青年项目并荣获江苏省特聘教授、”shuangchuang团队”lingjun人才等荣誉称号。长期从事高效金属-空气电池、锂金属电池、气体电极过程的研究和开发，在Nature Materials, Nature Communications, Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett. 等学术刊物上发表研究论文百余篇。

因课题开展需要（长期有效），苏州大学能源学院、能源与材料创新研究院邓昭教授课题组招聘气体电极过程相关研究方向博士后2-3名。申请条件如下：

1．国内外大学或科研机构的物理、材料、化学等相关专业获得博士学位、品学兼优、身体健康，年龄32岁以下的优秀博士；

2．具有能源材料开发和相关表征技术研究经历；能源材料理论研究背景的优先考虑；

3．在本领域主流国内国际学术刊物上发表过高水平研究论文，具有良好的英文阅读、写作和交流能力。

Photoactive Cobalt-Bipyridine Electron Mediator Promotes Reversible Li₂O₂ Formation in Irradiated Li-O₂ Battery

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