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研究概述

開發高效耐用的單原子催化劑對于鋰硫（Li-S）電池中的硫氧化還原反應（SROR）至關重要，但仍然具有巨大的挑戰性。

基于此，2024年10月29日，北京航空航天大學高秋明教授、中國科學院高能物理研究所鄭黎榮副研究員在國際期刊Angewandte Chemie International Edition發表題為《Electronic Modulation and Symmetry-Breaking Engineering of Single-Atom Catalysts Driving Long-Cycling Li-S Battery》的研究論文。

在此，研究人員獲得了錨定在N、S共摻雜多孔碳（Ni-NSC）上的欠配位Ni-N₃基團，以增強SROR。

實驗和理論計算表明，Ni單原子催化劑中的對稱性破缺電荷轉移源于硫原子介導的Ni-N₃基團的調節效應，這不僅可以通過形成N-Ni?S_n^2-來促進化學吸附，還可以通過增強的電子轉移而實現多硫化物的快速氧化還原轉換。

結果表明，Ni-NSC基Li-S電池具有非常高的初始可逆容量（1 C時為1025 mAh g^-1），并且在2 C和3 C條件下具有2400次循環的出色穩定性。

值得注意的是，當硫負載為5.88 mg cm^-2時，Ni-NSC基Li-S電池的面積容量可以達到7.8 mAh cm^-2（在0.05 C時），并且在0.2 C時經過100次循環后保持容量為4.7 mAh cm^-2。

這項工作為合理優化活性位點的微觀電子密度以促進金屬硫電池中的SROR提供了深刻的見解。

圖文解讀

圖1：Ni-NSC樣品的制備和物理化學特性

圖2：Ni-NSC基Li-S電池的電化學性能測試

圖3：Ni-NSC對LiPSs吸附和硫氧化還原反應的活性分析

文獻信息

Electronic Modulation and Symmetry-Breaking Engineering of Single-Atom Catalysts Driving Long-Cycling Li-S Battery,?Angewandte Chemie International Edition,?2024.

原創文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/11/02/26871a2bc4/

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