差分電荷的案例
基于VASP的電子結(jié)構(gòu)深度解析
差分電荷密度、d帶中心與COHP分析在材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
左七七
關(guān)鍵詞：VASP；差分電荷密度；d帶中心；COHP分析；材料設(shè)計(jì)
在催化科學(xué)、能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化、半導(dǎo)體器件和新能源材料研發(fā)領(lǐng)域，理解材料的電子結(jié)構(gòu)是優(yōu)化其性能的核心。差分電荷密度（Differential Charge Density）、d帶中心理論（d-Band Center）與晶體軌道哈密頓布居（Crystal Orbital Hamiltonian Population, COHP）作為量子尺度的重要分析工具，可直觀揭示化學(xué)鍵形成機(jī)制、電荷轉(zhuǎn)移路徑及催化活性位點(diǎn)特性，為材料理性設(shè)計(jì)提供理論基石。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段難以直接觀測(cè)原子尺度電荷分布與軌道相互作用，而基于密度泛函理論（Density Functional Theory，DFT）的第一性原理計(jì)算成為破局關(guān)鍵。VASP（Vienna Ab initio Simulation Package）作為國(guó)際公認(rèn)的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算權(quán)威軟件，在以下場(chǎng)景中展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)（功能還有很多，這里只做部分介紹）（可視化軟件使用開(kāi)源軟件VESTA，界面如圖1所示）：
1. 差分電荷密度：通過(guò)計(jì)算吸附/解吸附過(guò)程的電荷的轉(zhuǎn)移，可以直觀看出材料分界面處的電荷的得失（如圖2、圖3、圖4所示）。當(dāng)然，如果需要定量的計(jì)算，我們也可以通過(guò)計(jì)算Bader電荷得出相應(yīng)結(jié)論。以此評(píng)估材料之間微觀的相互作用。
2. d帶中心理論：關(guān)聯(lián)過(guò)渡金屬d電子態(tài)與吸附能強(qiáng)度，定量預(yù)測(cè)催化活性；
3. COHP分析：量化化學(xué)鍵強(qiáng)度與軌道貢獻(xiàn)（例如預(yù)測(cè)氧還原反應(yīng)中金屬原子與反應(yīng)中間體的鍵合強(qiáng)度，如圖5、圖6所示）。通過(guò)成鍵態(tài)和反鍵態(tài)貢獻(xiàn)的對(duì)比，評(píng)估中間體的吸附強(qiáng)度，有效地指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究。
圖1 VESTA軟件操作界面圖。
展開(kāi) 基于VASP的錳銅基三維空心異質(zhì)催化劑對(duì)NO和SO2的吸附特性研究
近年來(lái)，異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)的催化劑在很多催化領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，通過(guò)控制催化劑異質(zhì)界面間催化過(guò)程中的電荷轉(zhuǎn)移方向，實(shí)現(xiàn)層區(qū)電荷定向移動(dòng)，形成正負(fù)電荷層區(qū)，此種策略有利于催化反應(yīng)之間的串聯(lián)耦合，可以實(shí)現(xiàn)催化劑空間層的選擇性吸附作用，為解決脫硝催化劑中毒提供了一條可行的路徑。因此我們通過(guò)水熱自模板法合成了錳銅基三維空心異質(zhì)催化劑，通過(guò)vasp研究催化劑的電子結(jié)構(gòu)信息(差分電荷)，NO和SO2在該催化劑表面的吸附構(gòu)型，吸附能
2 具體步驟
2.1 搭建錳銅基三維空心異質(zhì)結(jié)構(gòu)模型
首先是要搭建具有不同層間距的錳銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)模型(2.0-3.0 ?)，并進(jìn)行單點(diǎn)能的測(cè)試。通過(guò)結(jié)構(gòu)能量最小原則，以此來(lái)確定模型的初始層間距離(2.2 ?)。
Figure 1. a-k) Single point energy of CuOX@MnOX calculation with different layer distances.
為了進(jìn)行對(duì)比研究，如下圖所示，我們同時(shí)構(gòu)建了單獨(dú)的CuOX和MnOX模型，并對(duì)CuOX@MnOX,CuOX,MnOX進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
Figure 2. a) Optimized structures of CuOX@MnOX. b) Optimized structures of CuOX. c) Optimized structures of MnOX. The purple balls represent Mn, the red balls represent O, and the blue balls represent Cu.
2.2 差分電荷與吸附能計(jì)算
如圖3所示，通過(guò)差分電荷的計(jì)算研究CuOX@MnOX異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子分布信息。根據(jù)定義，黃色的和綠色的密集度分別代表電荷的聚集和消耗。
展開(kāi) 基于VASP研究Li離子在石墨中遷移性能
本研究基于第一性原理模擬，采用VASP分別計(jì)算含缺陷，雜質(zhì)元素N,O的石墨與純石墨的電子結(jié)構(gòu)信息，如差分電荷和態(tài)密度，分析其電子結(jié)構(gòu)信息的差異；并且計(jì)算了Li離子在以上幾種石墨材料中的擴(kuò)散能壘，分析了缺陷對(duì)Li電池性能的影響。
具體步驟:
1) 分別構(gòu)建純的石墨（C），摻雜N和C空位缺陷的石墨（C1），以及摻雜了N，O，和C空位缺陷的石墨（C2）；并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
2) 計(jì)算DOS和PDOS。分析可知摻雜元素對(duì)活性的影響。
C的總態(tài)密度以及各元素分態(tài)密度和軌道分態(tài)密度
C1的總態(tài)密度以及各元素分態(tài)密度和軌道分態(tài)密度
C2的總態(tài)密度以及各元素分態(tài)密度和軌道分態(tài)密度
3) 進(jìn)一步分析計(jì)算Li離子在石墨層間的電子結(jié)構(gòu)信息（圖為差分電荷，從左到右分別是C, C1, C2）。紅色區(qū)域電子聚集，綠色區(qū)域電子丟失。可以發(fā)現(xiàn)摻雜對(duì)活性影響很大 。
4) 選擇合適的擴(kuò)散路徑，通過(guò)過(guò)渡態(tài)搜索，計(jì)算其擴(kuò)散能壘。
Li在C, C1, C2中的擴(kuò)散路徑軌跡圖（均是從上往下）
結(jié)論：C, C1, C2中Li離子的遷移能壘大小順序?yàn)椋篊2<C1<C。即缺陷和摻雜可以減小Li離子的遷移能壘，有利于擴(kuò)散。
關(guān)鍵計(jì)算參數(shù)：
從左到右以此為：基本參數(shù)+精度與收斂準(zhǔn)則+幾何優(yōu)化參數(shù)+過(guò)渡態(tài)參數(shù)
總結(jié)：
過(guò)渡態(tài)搜索過(guò)程看似簡(jiǎn)單，實(shí)則暗藏玄機(jī)，好的初末態(tài)結(jié)構(gòu)是解決問(wèn)題的法寶。本研究中，Li離子容易被空位缺陷捕獲，難以遷移，一旦Li離子落入“C陷阱”;，再難發(fā)揮其電流搬運(yùn)的能力啦！
最后，如有電化學(xué)，催化相關(guān)需求，歡迎聯(lián)系我們哈。
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VX: CAE320
展開(kāi) 中國(guó)地大張以河&黃洪偉Nano Energy：表面羥基極化促進(jìn)氮化碳局域電荷分離與質(zhì)子活化
圖五：密度泛函理論計(jì)算
圖5 表面羥基化氮化碳電子局域函數(shù)（A）和差分電荷（B）；（C）CN、O-CN和OH-CN質(zhì)子吸附查分（藍(lán)色為電荷富集，黃色為電荷消耗）。
圖六：電荷分離和質(zhì)子活化示意圖
圖6 表面羥基修飾聚合物氮化碳的電荷分離和質(zhì)子活化示意圖
【小結(jié)】
通過(guò)溫度調(diào)制的純水水熱以及銨鹽輔助pH調(diào)控的水熱后處理實(shí)現(xiàn)了氮化碳表面深度羥基化，在不改變?cè)泄馕铡⒛軒ЫY(jié)構(gòu)及比表面積的情況下大幅度提高了氮化碳光解水產(chǎn)氫效率。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)表面羥基接枝在氮化碳結(jié)構(gòu)中的碳原子上，其局域極化作用增強(qiáng)了局部載流子分離效率，提高了體相電荷分離效率、界面電荷傳遞效率和載流子密度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)表面羥基能活化鄰位的二配位氮原子，加速了對(duì)質(zhì)子的吸附作用。在以上雙重作用的促進(jìn)下氮化碳光解水產(chǎn)氫效率得到了大幅提高。該工作有望為催化劑表面極化設(shè)計(jì)增強(qiáng)光催化活性提供更多參考。
文獻(xiàn)鏈接：S. Yu, J. Li, Y. Zhang, M. Li, F. Dong, T. Zhang, H. Huang, Local Spatial Charge Separation and Proton Activation Induced by Surface Hydroxylation Promoting Photocatalytic Hydrogen Evolution of Polymeric Carbon Nitride, Nano Energy, 2018, doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.05.053.
展開(kāi) 
杭州電子科大：界面化學(xué)鍵原子水平調(diào)控異質(zhì)結(jié)光催化劑性能！
第一性原理理論計(jì)算表明：在BP納米片與Ni2P界面處形成了Ni-P化學(xué)鍵時(shí)，界面電荷傳輸?shù)木嚯x和能壘顯著下降。
為了便于闡明界面化學(xué)鍵對(duì)光催化性能的影響，制備了Ni2P納米粒子修飾的BP納米片光催化劑（Ni2P/BP），在該光催化劑中，Ni2P納米粒子生長(zhǎng)在BP納米片表面，形成普通的異質(zhì)結(jié)光催化劑，界面并沒(méi)有形成豐富的Ni-P鍵。光催化實(shí)驗(yàn)表明，含有Ni-P鍵的Ni2P-BP光催化的固氮和制氫性能是Ni2P/BP異質(zhì)結(jié)光催化劑性能的1.56和3.72倍，驗(yàn)證了Ni-P鍵增強(qiáng)光催化性能的積極作用。
圖1. (a) 含有Ni-P界面化學(xué)鍵的Ni2P-BP光催化劑合成示意圖. (b-e) BP納米片AFM分析. (f) BP納米片XRD分析.
圖2. (a) BP納米片SEM 圖. (b)10% Ni2P-BP光催化劑SEM圖. (c,d) BP納米片TEM圖. (e-g)10% Ni2P-BP 光催化劑TEM圖. (h) 10%Ni2P-BP 光催化劑HAADF-STEM圖.
圖3. Ni2P-BP與Ni2P/BP光催化劑光催化固氮及制氫性能比較.
圖4. 有無(wú)Ni-P鍵時(shí)Ni2P與BP界面差分電荷密度圖 (a,d)；面內(nèi)平均差分電荷(b, e)及靜電勢(shì)(c, f)隨z軸變化曲線(xiàn)。
圖5. Ni2P-BP催化劑催化N2還原為NH3反應(yīng)機(jī)理。
總之：作者利用二維BP納米片邊緣P原子具有不飽和的配位環(huán)境，在BP納米片的邊緣選擇性生長(zhǎng)Ni2P助催化劑，實(shí)現(xiàn)在Ni2P與BP之間形成含豐富Ni-P界面化學(xué)鍵。
展開(kāi) 關(guān)于第一性原理在材料理論計(jì)算方面的作用
第一原理計(jì)算軟件開(kāi)展的工作，分析結(jié)果主要是從以下三個(gè)方面進(jìn)行定性/定量的討論： 1、電荷密度圖（charge density）； 2、能帶結(jié)構(gòu)（Energy Band Structure）； 3、態(tài)密度（Density of States，簡(jiǎn)稱(chēng)DOS）。
電荷密度圖是以圖的形式出現(xiàn)在文章中，非常直觀，因此對(duì)于一般的入門(mén)級(jí)研究人員來(lái)講不會(huì)有任何的疑問(wèn)。唯一需要注意的就是這種分析的種種衍生形式，比如差分電荷密圖（def-ormation charge density）和二次差分圖（difference charge density）等等，加自旋極化的工作還可能有自旋極化電荷密度圖（spin-polarized charge density）。
所謂“差分”是指原子組成體系（團(tuán)簇）之后電荷的重新分布，“二次”是指同一個(gè)體系化學(xué)成分或者幾何構(gòu)型改變之后電荷的重新分布，因此通過(guò)這種差分圖可以很直觀地看出體系中個(gè)原子的成鍵情況。通過(guò)電荷聚集（accumulation）/損失（depletion）的具體空間分布，看成鍵的極性強(qiáng)弱；通過(guò)某格點(diǎn)附近的電荷分布形狀判斷成鍵的軌道（這個(gè)主要是對(duì)d軌道的分析）。
分析總電荷密度圖的方法類(lèi)似，不過(guò)相對(duì)而言，這種圖所攜帶的信息量較小。能帶結(jié)構(gòu)分析現(xiàn)在在各個(gè)領(lǐng)域的第一原理計(jì)算工作中用得非常普遍了。但是因?yàn)槟軒н@個(gè)概念本身的抽象性，對(duì)于能帶的分析是讓初學(xué)者最感頭痛的地方。關(guān)于能帶理論本身，我在這篇文章中不想涉及（有興趣的讀者可以參考黃昆先生的固體物理），這里只考慮已得到的能帶，如何能從里面看出有用的信息。首先當(dāng)然可以看出這個(gè)體系是金屬、半導(dǎo)體還是絕緣體。判斷的標(biāo)準(zhǔn)是看費(fèi)米能級(jí)和導(dǎo)帶（也即在高對(duì)稱(chēng)點(diǎn)附近近似成開(kāi)口向上的拋物線(xiàn)形狀的能帶）是否相交，若相交，則為金屬，否則為半導(dǎo)體或者絕緣體。
展開(kāi) 西南交大樊小強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)CEJ：原位制備Ti3C2Tx/LDH異質(zhì)結(jié)及其在防腐耐磨涂層中的應(yīng)用
Ti3C2(O)2/MgAl-LDH異質(zhì)結(jié)的二次差分電荷及能帶圖。
圖4. Ti3C2Tx/MgAl-LDH復(fù)合涂層的EIS表征。
圖5. Ti3C2Tx/MgAl-LDH復(fù)合涂層的摩擦學(xué)表征。
特別感謝國(guó)家自然科學(xué)基金委、四川省科技廳的支持。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130050
通訊作者簡(jiǎn)介：
樊小強(qiáng)，四川省特聘專(zhuān)家、四川省專(zhuān)家服務(wù)團(tuán)專(zhuān)家、西南交通大學(xué)雛鷹學(xué)者。主要從事潤(rùn)滑與防腐材料及材料使役行為等方面的研究，以第一或通訊作者已在Chemical Engineer Journal、ACS Applied Materials and Interfaces、Nanoscale、Carbon、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Corrosion Science、Journal of Materials Science & Technology、Applied Surface Science、Journal of Colloid Interface Science、Tribology International和Friction等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表SCI文章60余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利9件，主持國(guó)家自然科學(xué)基金（面上、青年）、四川省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目等10項(xiàng)。兼任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程分會(huì)青年工作委員會(huì)委員；中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)材料分會(huì)委員會(huì)委員；中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)鐵道設(shè)施專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第一屆委員會(huì)委員；四川省腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)理事會(huì)理事等。
展開(kāi) 清華Nano Lett.: 通過(guò)二維界面的精細(xì)原子級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)控局部電導(dǎo)率
圖3.晶界和莫爾超晶格電子結(jié)構(gòu)的DFT計(jì)算結(jié)果
（a）單層石墨烯雙晶的原子結(jié)構(gòu)；
（b）差分電荷密度，表示石墨烯和Ge(111)襯底之間的界面電荷轉(zhuǎn)移分布;
（c）上圖為橫截面的界面電荷轉(zhuǎn)移，如（b）中的黑色虛線(xiàn)所示，下圖為費(fèi)米能級(jí)的碳原子局部DOS與x位置的函數(shù)關(guān)系；
（d）石墨烯在形成莫爾超晶格的Ge(111)襯底（未示出）上的形態(tài)；
（e）石墨烯和Ge(111)襯底之間的界面電荷轉(zhuǎn)移分布；
（f）上圖為（e）中三個(gè)典型區(qū)域的平均電荷轉(zhuǎn)移分布，下圖為費(fèi)米能級(jí)的DOS。
圖4. 調(diào)控界面電子傳輸性能的機(jī)制
（a）晶界電子傳輸增強(qiáng)示意圖；
（b）在晶界和晶粒內(nèi)部的透射本征態(tài)在石墨烯和Ge(111)襯底之間的分布；
（c）晶界和晶粒內(nèi)部的透射光譜；
（d）莫爾超晶格域壁上電子傳輸增強(qiáng)的示意圖；
（e）在疇壁和疇處的透射本征態(tài)在石墨烯和Ge(111)襯底之間的分布；
（f）疇壁和疇的透射光譜。
【小結(jié)】
該項(xiàng)工作使用石墨烯/Ge(111)異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為示例體系，首次證明了廣泛存在的物理吸附2D界面的電荷注入行為是由界面電荷轉(zhuǎn)移決定。并且，該晶格分辨電導(dǎo)率圖像和第一性原理計(jì)算清楚地表明，界面間的電荷轉(zhuǎn)移可以通過(guò)調(diào)整2D材料相對(duì)于襯底的原子堆垛方式和引入拓?fù)淙毕輥?lái)進(jìn)行精確調(diào)控。該發(fā)現(xiàn)提供了一種通過(guò)調(diào)整2D界面的原子級(jí)構(gòu)型來(lái)優(yōu)化電接觸性能的新策略。同時(shí)，該工作還提出了一種簡(jiǎn)單靈敏的方法來(lái)檢測(cè)2D界面上細(xì)微的相互作用。
展開(kāi) 昆明理工《JMCA》：自清潔二維類(lèi)石墨烯膜的全新設(shè)計(jì)理念！
論文鏈接：
https://doi.org/10.1039/D1TA05322A
圖1 Kust-Ⅰ的差分電荷密度
圖2 Kust-Ⅰ的優(yōu)化結(jié)構(gòu)
圖3 Kust-Ⅰ海水淡化特性 Kust - I在不同壓力下水的累積通過(guò)量(a)，海水淡化膜工作原理圖(b)， H2O (c)和O (d)過(guò)渡態(tài)的第一性原理計(jì)算
圖4 Kust-Ⅰ的合成方法設(shè)計(jì)
*感謝論文作者團(tuán)隊(duì)對(duì)本文的大力支持。
本文來(lái)自微信公眾號(hào)“材料科學(xué)與工程”。歡迎轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系，未經(jīng)許可謝絕轉(zhuǎn)載至其他網(wǎng)站。
哈工大《JMST》：開(kāi)發(fā)出一種長(zhǎng)電壽命新型電接觸材料！
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.08.045
本文利用第一性原理計(jì)算對(duì)比研究了SnO2/Cu和Zn2SnO4/Cu的界面分離功（0.32 eV/?2，0.64V/?2），界面鍵長(zhǎng)(Cu-O: 1.926-1.941 ?，1.832-1.929?)，差分電荷密度和態(tài)密度。結(jié)果表明，Zn2SnO4表面的O與Ag有更大程度的p-d軌道雜化，從而形成鍵長(zhǎng)更短，更穩(wěn)定的Cu-O極性共價(jià)鍵（SnO2/Cu的Cu-O鍵為離子鍵），使Zn2SnO4/Cu的界面分離功更大。
展開(kāi) 【科研經(jīng)驗(yàn)】快速上手MATLAB數(shù)據(jù)可視化（一）
●END ●
作者：張開(kāi)宇（北京理工大學(xué)）
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展開(kāi) 《CEJ》洛陽(yáng)師范學(xué)院劉獻(xiàn)明、濟(jì)南大學(xué)原長(zhǎng)洲：MOF的原位拓?fù)滢D(zhuǎn)化策略構(gòu)筑銳鈦礦/金紅石異質(zhì)結(jié)構(gòu)，用于高效鋰/鈉離子電池負(fù)極
圖1 MOF原位拓?fù)滢D(zhuǎn)化過(guò)程構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)的示意圖
圖2 材料的結(jié)構(gòu)表征: (a)XRD;(b)Raman;(c)TGA;(d)XPS全譜,(e)C1s譜,(f)N1s譜,(g)O1s譜,(h)Ti2p譜；（f）EPR
圖3 材料的儲(chǔ)鋰性能:
銳鈦礦-金紅石的(a)CV和(b)充放電曲線(xiàn);材料的(c)循環(huán)性能和(d)倍率性能
圖4 材料的儲(chǔ)鋰動(dòng)力學(xué):
銳鈦礦-金紅石(a)在不同掃描速率下的CV曲線(xiàn)和(b)在1mV s-1掃描速率下的贗電容貢獻(xiàn); (c)不同掃描速率下的贗電容貢獻(xiàn); (d) 循環(huán)1000圈后的EIS曲線(xiàn); (e)GITT曲線(xiàn); (f-g) 鋰離子擴(kuò)散系數(shù)
圖5 材料的儲(chǔ)鈉性能:
銳鈦礦-金紅石的(a)CV和(b)充放電曲線(xiàn); 材料的(c)循環(huán)性能和(d)倍率性能
圖6 材料的儲(chǔ)鈉動(dòng)力學(xué): 銳鈦礦-金紅石(a)在不同掃描速率下的CV曲線(xiàn)和(b)在1mV s-1掃描速率下的贗電容貢獻(xiàn); (c)不同掃描速率下的贗電容貢獻(xiàn); (d) 循環(huán)1000圈后的EIS曲線(xiàn); (e)GITT曲線(xiàn); (f-g) 鈉離子擴(kuò)散系數(shù)
圖7
(a,c) anatase@NC, (b,d) anatase-rutile@NC和(c,f) rutile@NC 三種結(jié)構(gòu)模型的電荷差分密度圖及離子在TiO2/C界面處的擴(kuò)散路徑; (g)鋰離子(h)鈉離子在TiO2/C界面的擴(kuò)散能壘
圖8 離子在TiO2體相的擴(kuò)散路徑:
(a) anatase@NC, (b) anatase-rutile@NC和(c) rutile@NC; (g)鋰離子
展開(kāi) 北科大《AFM》：空位制造&鈉層摻雜協(xié)同提升氧化物正極性能
圖5：DFT計(jì)算：a，b，c）NaxCa0.06Ni0.22□0.11Mn0.67O2的PDOS圖（x = 0.78, 0.28,0）；d，e）Na0.78Ca0.06Ni0.22□0.11Mn0.67O2和Na0.28Ca0.06Ni0.22□0.11Mn0.67O2的差分密度電荷圖；f）Ni 3d，Mn 3d和O 2p的軌道電子排布示意圖。
圖6：以P2-Na0.76Ca0.05[Ni0.23□0.08Mn0.69]O2正極和硬碳負(fù)極組裝的鈉離子全電池的電化學(xué)性能：a）全電池示意圖；b）P2-Na0.76Ca0.05[Ni0.23□0.08Mn0.69]O2正極和硬碳負(fù)極的充放電曲線(xiàn)。插圖是大規(guī)模制備P2-Na0.76Ca0.05[Ni0.23□0.08Mn0.69]O2的照片；c）P2-Na0.76Ca0.05[Ni0.23□0.08Mn0.69]O2正極和硬碳負(fù)極的CV曲線(xiàn)；d）0.5 C倍率下全電池的充放電曲線(xiàn)；e）循環(huán)性能；f）倍率性能以及軟包全電池點(diǎn)亮LED燈的照片。
此項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（21805007和22075016），中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（FRF-TP-20-020A3和FRFTP-18-091A1），南開(kāi)大學(xué)先進(jìn)能源材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與北京材料基因工程高精尖創(chuàng)新中心111項(xiàng)目（B12015和B170003）的資助。
*感謝論文作者團(tuán)隊(duì)對(duì)本文的大力支持。
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展開(kāi) 河工大《Adv Sci》：雙金屬納米團(tuán)簇協(xié)同效應(yīng)助力實(shí)現(xiàn)高效氧還原！
DFT理論計(jì)算：(a)Fe4@N-WO2-x、Co4@N-WO2-x和Fe2Co2@N-WO2-x模型電荷密度差分圖和電荷轉(zhuǎn)移分析，黃色和青色代表電荷積聚和耗盡區(qū)域；(b) O2吸附構(gòu)型，(c) Fe4@N-WO2-x、Co4@N-WO2-x和Fe2Co2@N-WO2-x模型上優(yōu)化反應(yīng)的初始態(tài)(IS)、過(guò)渡態(tài)(TS)和終態(tài)(FS)結(jié)構(gòu)。
圖7. (a)鋅-空氣電池的示意圖；3DOM Fe/Co@NC-WO2-x和Pt/C催化劑組裝的鋅-空氣電池的(b) OCV，(c)極化和功率密度曲線(xiàn)，(d) 10 mA cm-2下的放電曲線(xiàn)，(e)倍率性能；(f)由兩個(gè)鋅-空氣電池串聯(lián)供電的LED照片。
圖8. (a)柔性鋅-空氣電池的示意圖；3DOM Fe/Co@NC-WO2-x催化劑組裝的柔性鋅-空氣電池的(b) OCV曲線(xiàn)，(c)極化和功率密度曲線(xiàn)，(d)不同彎曲角度下的電壓和(e)供電LED燈展示。
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