摘要：受到水合镁离子的高脱溶能垒和不良界面水分解行为的限制,水系镁离子电池通常受制于缓慢的离子传输动力学和严重的阴极溶解.为了克服这些障碍,受细胞膜两亲性结构的启发,我们成功构建了一种由疏水性聚(3,4-乙二氧基噻吩)(PEDOT)和亲水性α-MnO_(2)基底组成的MnO_(2)碳基阴极.结合实验和理论计算结果分析,PEDOT层可以有效提高整体电极的导电性,降低水合Mg^(2+)的脱溶能垒,并抑制阴极溶解,从而提高复合电极的性能.因此,本文所制备的复合电极表现出优越的速率性能(58.4mA hg^(-1),3Ag^(-1))和增强的长期循环稳定性(1000个循环后85.92mA hg^(-1),2Ag^(-1)),优于原始的α-MnO_(2)阴极.这项基于生物启发设计理念的工作将为水合镁离子电池的发展提供创新方向.

摘要：长寿命溶解氧海水电池是深远海观测能源网络的重要组成单元,但海水贫氧复杂环境对设计高性能氧还原催化剂提出了重要挑战.本文以酞菁铁为模型催化剂,通过理论计算与实验验证,提出了活性位点电子轴向拉伸可大幅提升催化剂在极端贫氧环境中的氧还原活性和稳定性.该研究为构建高性能海水电池提供了材料学解决方案,同时为极端环境下催化剂的变革性设计提供了新的思路.