南航-何建平团队︱Small：高效铜卟啉基MOF纳米片作为高倍率Li-CO2电池正极催化剂的性能研究

近年来，化石燃料的燃烧导致大量CO2气体的释放，引发了温室效应和能源危机。与此同时，具有更高能量密度的锂空气电池作为下一代储能设备正引起研究人员的关注。值得注意的是，Li-CO2电池因具有较高的理论能量密度和可逆的CO2还原/析出过程，不仅可以固定二氧化碳和储存能量还可以进一步支持火星（有96%的二氧化碳气体）探索的发展。到目前为止，由于放电产物分解反应动力学缓慢，新兴的Li-CO2电池仍然面临许多挑战。

针对上述问题，南京航空航天大学的何建平教授团队将Cu作为催化位点与卟啉有机配体结合，设计出一种铜-四（4-羧基苯基）卟啉（Cu-TCPP）纳米片用作高效的Li-CO2电池正极催化剂。其放电容量在100 mA g^-1时达到20393 mAh g^-1，在500 mA g^-1时循环圈数达123次，在2000 mA g^-1大的电流密度下极化仅为1.8 V。相关研究成果发表于Small上。

图1. Cu-TCPP的结构表征。(a）Cu-TCPP结构模型及Li-CO2电池示意图，Cu-TCPP的（b）SEM图，（c,d）TEM图和（e）STEM图及其对应的元素分布图。

图2. 基于Cu-TCPP的Li-CO2电池的电化学性能：（a）扫描速率为0.1 mV s^-1时Ar和CO2气氛下的CV曲线；(b) 100 mA g^-1电流密度时的全充放电曲线；（c）Cu-TCPP和（d）TCPP在500 mA  g^-1电流密度下和1000 mAh  g^-1定容量下的循环性能；（e）在100、200、400、500、1000和2000 mA g^-1电流密度下的倍率性能；（f）不同电流密度下的极化值；（g）在500 mA g^-1电流密度和截止容量为1000 mAh g^-1时Cu-TCPP的电压/时间曲线。

四、结论与展望：

五、致谢：

感谢国防科技创新特区火花项目（2016300TS00911901）：面向太空探测的CO2电化学转换新体系研究项目的资助。