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2025 article

Efficient Modulation d/p‐Band Center Proximity in Birnessite‐Type MnO 2 by Cation/Anion Co‐Doping for Enhanced Dual‐Ion Storage

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Abstract The wide band gap of δ‐MnO 2 and the restricted regulation of the p‐band center ( p ) of active oxygen atoms hinder electron conduction and ion diffusion during zinc storage. Heteroatom doping has proven effective in improving zinc storage. However, the regulation of p solely through cation doping is comparatively constrained. Herein, a cation/anion co‐doping strategy is proposed to simultaneously adjust the p of oxygen and the d‐band center ( d ) of Mn by establishing Mn–O–Ca and Mn─N bonds in Ca/N co‐doped δ‐MnO 2 (Ca/N‐MnO 2 ). This co‐doping effect induces a shift in the predominant stretching vibration mode of Mn─O bonds in [MnO 6 ] octahedra, resulting in a decreased d/p‐band center proximity (Δ d‐p ) of 1.688 eV (1.750 eV for δ‐MnO 2 ). Consequently, both adsorption capacity and adsorption/desorption rates of Zn 2+ /H + ions are enhanced. Theoretical calculations further reveal that co‐doping significantly triggers the optimization of the band gap, migration energy barrier, and adsorption energy. As a result, Ca/N‐MnO 2 achieves a remarkable reversible capacity of 192.7 mAh g −1 at 1.0 A g −1 after 200 cycles and exceptional rate performance. Furthermore, the energy enhancement mechanisms are thoroughly elucidated. This synergistic d/p‐band center regulation strategy offers significant potential for efficient energy storage applications.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Efficient Modulation d/p‐Band Center Proximity in Birnessite‐Type MnO <sub>2</sub> by Cation/Anion Co‐Doping for Enhanced Dual‐Ion Storage
Date Crossref
16/02/2025
Éditeur
Wiley
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Xi’an University Institute of Advanced Electrochemical Energy &amp pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Xi'an University of Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Institute of Advanced Electrochemical Energy & School of Materials Science and Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Suzhou Laboratory Suzhou Jiangsu 215123 China pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

Institute of Advanced Electrochemical Energy &amp — Xi’an University, Xi'an University of Technology et Institute of Advanced Electrochemical Energy & School of Materials Science and Engineering, avec 1 autre affiliation.

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