锂氧（Li–O₂）电池因理论能量密度高而备受关注，但在充放电过程中产生的单线态氧（¹O₂）会引发严重副反应，导致其充放电效率低、循环寿命短。
基于此，2025年3月19日，南开大学李福军等人在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Heavy Atom-Induced Spin–Orbit Coupling to Quench Singlet Oxygen in a Li–O2 Battery》的研究论文。
本文提出一种通用的重原子诱导猝灭机制来抑制¹O₂及相关副反应。
在三（4-溴苯基）胺（TBPA）中，溴（Br）原子诱导强烈的重原子自旋 – 轨道耦合（SOC），增强电子自旋角动量与轨道角动量的相互作用，使TBPA能够捕获亲电的¹O₂形成单线态复合物，并有效驱动自旋禁止单线态 – 三线态翻转过程形成三线态复合物。
这加速了¹O₂通过重原子诱导的系间窜跃机制转化为基态的三线态氧（³O₂），从而有效避免其对有机溶剂和碳正极的攻击。
当与RuO₂催化剂结合时，这些特性使锂氧电池具有更低的过电压，并能实现超过350次循环的长寿命。
本研究强调了在与析氧反应相关的器件中利用重原子诱导的SOC猝灭¹O₂。
Heavy Atom-Induced Spin–Orbit Coupling to Quench Singlet Oxygen in a Li–O2 Battery，J. Am. Chem. Soc., 2025.https://doi.org/10.1021/jacs.4c15230
