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將太陽能應用于儲能電池系統(tǒng)在實現(xiàn)綠色和可持續(xù)發(fā)展方面面臨挑戰(zhàn)，然而，光輔助金屬空氣電池的有效進展受到光正極上光生電子和空穴的快速復合的限制。

在此，吉林大學徐吉靜團隊報道了一種具有有限傳質的一維有序MoS₂納米管（MoS₂-ONT）用于延長光生載流子的壽命，從而克服電子和空穴快速復合的挑戰(zhàn)。管狀密閉空間不僅可以促進電荷載流子的有序分離和遷移，而且可以實現(xiàn)電荷的積累和氧分子的快速激活。MoS₂-ONT的凹面可以提高載流子分離能力，延長載流子壽命。同時，有序的管狀密閉空間可以有效實現(xiàn)電荷、離子和氧的快速轉移。

在光照射下，光輔助鋅空氣電池實現(xiàn)了70 mW cm^?2的快速ORR動力學，這是光輔助鋅空氣電池報道的最高值。此外，基于MoS₂-ONT的光輔助Li?O₂電池還表現(xiàn)出卓越的倍率性能和優(yōu)異的電池性能。

圖1. 制備流程及結構表征

總之，該工作揭示了光催化半導體催化劑由于結構不同而導致的性能差異。在光照射下，納米管狀結構增強了光生電子空穴對快速分離和轉移的動態(tài)行為。此外，MoS₂-ONT表現(xiàn)出較高的表面光電壓，促進更多的光生電子參與反應，從而實現(xiàn)優(yōu)異的催化效果。

研究表明，MoS₂-ONT實現(xiàn)了更快的ORR傳質行為和更有利的ORR效率。更重要的是，MoS₂-ONT光電極表現(xiàn)出高功率密度和穩(wěn)定的催化活性，為光輔助鋅空氣電池系統(tǒng)中催化正極的選擇提供了科學依據(jù)。因此，該研究對于制備智能便攜式設備和其他金屬空氣電池具有重要的實際意義。

圖2. 電池性能

Accelerated Confined Mass Transfer of MoS2 1d Nanotube in Photo-Assisted Metal-Air Batteries, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202307790

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?吉大徐吉靜AM：光輔助金屬空氣電池中MoS2 1d 納米管的加速受限傳質

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