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在二維材料中引入缺陷可以增加配位不飽和位點，這些位點通常也是催化活性位點。那么缺陷水平如何影響催化性能以及如何利用缺陷優化二維材料？

在此，南開大學李國然教授等人采用WSe_2-x作為硫正極的主體材料，因為與其他過渡金屬二硫屬化物（TMDC）相比，WSe_2-x具有增強自旋軌道耦合 (SOC) 特征的電子結構等優點，有助于電子傳輸。在WSe_2-x中，通過改變制備條件定量地產生Se空位，并且位點空位可以誘導基面位錯的形成，從而導致形成一系列具有梯度Se缺陷的WSe_2-x樣品。

通過理論計算和實驗定量研究了缺陷對多硫化物吸附和轉化催化效果的影響。結果表明，具有中等缺陷水平的WSe_1.51顯示了吸附多硫化物、催化多硫化物轉化和促進液固轉化的最佳性能，所有這些都是鋰硫電池的關鍵步驟。

圖1. S/WSe_1.51/CNT正極的電化學性能

因此，S/WSe_1.51/CNT電極在12.7 mg cm^-2的高硫負載下提供了11.3 mAh cm^-2的高面積容量以及優異的循環穩定性，在1C下1000次循環期間每次循環衰減率為0.025%。

此外，相應的軟包電池在硫負載為7.6 mg cm^-2時顯示出可折疊的柔韌性和穩定的5.4 mAh cm^-2的面積容量，0~180°的一系列折疊操作不會影響軟包電池的連續能量輸出。這項研究表明通過控制缺陷水平來提高二維TMDC的催化能力是可行的，可以實現長循環和高能量的鋰硫可充電電池。

圖2. WSe_2-x缺陷對電化學性能的影響機制

Quantitatively Regulating Defects of 2D Tungsten Selenide to Enhance Catalytic Ability for Polysulfide Conversion in a Lithium Sulfur Battery, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.024

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南開李國然EnSM：定量調節2D硒化鎢的缺陷用于高性能鋰硫電池

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