锂氧（Li-O₂）电池在便携式电子产品和电动汽车等领域具有一定的应用潜力。然而，氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）缓慢的动力学严重阻碍了其实际应用。

近日，吉林大学徐吉静报道了成功地将具有局域表面等离子体共振（LSPR）的Ag纳米颗粒作为双功能催化剂引入到Li-O₂电池中，加速了其ORR、OER的反应动力学，提高了放电产物的选择性，缓解了等离子体热和热电子效应带来的不利副反应。

文章要点

1）一方面，等离激元热效应通过降低反应势垒，加速传递，改善了ORR，OER的反应动力学。另一方面，LSPR将纳米颗粒表面的高能电荷（热e^-）注入O₂的分子轨道，形成O₂^δ−，然后与Li⁺结合形成LiO₂，LiO₂再进行二次电子还原，最终生成Li₂O₂。在充电过程中，Li₂O₂被空穴氧化释放出低于平衡电压的O₂和Li⁺。这导致了比无光照时更快的反应动力学。此外，由于能量重叠实现共振能量转移和TnI的形成，目标产物的转化被选择性地激活。值得注意的是，研究人员还计算了光化学转换系数和两种效应之比对催化活性的定量贡献。

2）实验结果显示，在两种效应的协同作用下，Li-O₂电池的放电电压显著提高到3.2174 V，超过了2.96 V的热力学极限，充电电压降低到3.2487 V（过电位为0.0331 V），往返效率高达99%。此外，Ag纳米颗粒的LSPR还可用于改善锌空气电池等其他储能技术的性能。

参考文献

Li-Jun Zheng , Fei Li , Li-Na Song , Ma-Lin Li , Xiao-Xue Wang , Ji-Jing Xu ,  Localized  surface  plasmon  resonance  enhanced  electrochemical  kinetics and product selectivity in aprotic Li–O₂ batteries, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.08.004

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.08.004