li-o2电池因其超高的理论能量密度得到了研究人员的广泛关注。然而，充放电过程中缓慢的氧还原/氧析出反应（orr/oer）导致电池大的过电位和低的能量效率。常用的凯时尊龙的解决方案包括采用固体的正极催化剂和液体的氧化还原媒介。但目前采用的大多数固体催化剂仍存在较大的过电位，液体的氧化还原媒介会穿梭到锂负极，引起副反应，降低电池的能量效率。探索新的反应机理以降低li-o2电池大的过电位成为当务之急。
光能是一种清洁、丰富的能源，将其转换成可直接利用的电能对于构建可持续发展的社会至关重要。光电催化水分解和二氧化碳还原在光能转化方面得到了广泛研究。此外，将光能引入到氢-氧燃料电池和锌-空气电池后可显著提升氧还原反应（orr）的动力学，同时提升电池的输出电压和降低充电电压。选择能带结构合适的半导体成为光能利用的关键，光激发半导体产生的电子和空穴可极大提升电化学反应的动力学。
近日，南开大学化学学院李福军研究员团队采用氮化碳（c3n4）作为光正极，利用光能显著提升orr/oer的动力学，有效促进放电产物li2o2的形成与分解。光照下，放电电压提升到3.22 v，超过了理论平衡电位2.96 v，实现了光能转化为电能。充电电位降低至3.38 v，相当于将光能转化为化学能、存储在电池中。光照下电池的能量效率达到95.3%，与暗处相比，电池的能量密度提升23%。表面增强拉曼研究表明，光照下，放电时o2捕获c3n4导带上产生的光电子，还原为o2-，然后与li 结合生成lio2，再经过二次电子还原得到最终放电产物li2o2；充电时，价带中的空穴在外加电场的驱动下转移到li2o2，致使其直接分解为o2和li 。本工作实现了在li-o2电池中光能的转化与存储，极大提升了电池的能量效率，为空气电池的发展提供了新的研究思路。
这一成果近期发表在angewandte chemie international edition 上，文章的第一作者是南开大学直博生朱卓（本科毕业于海南大学），李福军研究员为论文的通讯作者。