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利用范德華力構建的MoS₂/C復合材料已被廣泛地應用于鋰硫（Li-S）電池。然而，由于復合材料界面之間的弱電子相互作用，無法從根本上提高MoS₂的內在電子傳導性，因此對多硫化物（LiPSs）的催化轉化效果有限。

清華大學深圳國際研究生院周光敏、湘潭大學許國保、Qi Zhang等驗證了MoS₂的內在電子傳導性和MoS₂/C的異質界面的平滑電子通路可以分別顯著促進LiPSs的轉化和Li₂S的分解。

圖1. DFT計算

首先，密度泛函理論計算顯示，由于異質界面上的強共價耦合效應，MoS₂與氮摻雜碳復合體的Mo-O-C鍵可以促進多硫化物的催化轉化，其吉布斯自由能僅為0.19 eV，解離能低至0.48 eV。

因此在理論指導下，作者利用具有豐富活性位點的MoS₂與由氮摻雜的還原氧化石墨烯和碳化三聚氰胺泡沫組成的三維碳基體（MoS₂@CF-NRGO）共價耦合構建了MoS₂/C復合材料。在這個方案中，MoS₂@CF-NRGO的強大界面連接確保了MoS₂和三維碳基體之間的超快電子傳遞和結構穩定性。

圖2. MoS₂@CF-NRGO的制備和表征

由于該復合材料具有很強的LiPSs化學吸附性、快速的電子傳導能力和豐富的催化位點，采用MoS₂@CF-NRGO涂層隔膜的Li-S電池具有優異的倍率能力、循環穩定性、良好的抗自放電能力和高/低溫性能。

即使是具有高容量硫負載（8.0 mg cm^-2）的Li-S電池，在0.2 C下循環50次后，仍可實現5.58 mAh cm^-2的可逆容量，容量保持率達91.3%。在0.5 C下靜置5天后，自放電率低至8.6%。

圖3. Li-S電池性能

Mo-O-C Between MoS2 and Graphene Toward Accelerated Polysulfide Catalytic Conversion for Advanced Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202201579

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