锂硫电池（LSBs）作为一种很有前途的新型电化学电源，具有理论能量密度高、成本低、环境友好等优点。然而，LSBs的商业化仍然受到多硫化物的穿梭效应和缓慢的反应动力学的阻碍，这会导致活性材料的不可逆损失、锂金属负极的腐蚀以及电池内阻的增加，最终导致电池短路，循环寿命和低库仑效率。幸运的是，在碳骨架中合理引入少量金属单原子（SAs），不仅改变了碳的极性，增强了多硫化物物理吸附，而且保证了多硫化物化学吸附和催化转化的有效暴露表面位点。但由于SAs金属中心的表面自由能高，化学性质不稳定，甚至容易聚集成纳米颗粒，显着降低了催化活性。目前，碳载体上相邻掺杂剂（C、N、O、S等）与金属（M）原子（Mo、Fe、Co 、Ni等）配位可以显着改善单原子团聚问题，并且配位类型和数量可实现精确定制，从而实现灵活可控的反应活性。特别是 N 掺杂碳材料锚定金属 SAs 因其特殊的电子结构和最大的原子利用率，可作为多硫化物转化的优良催化剂。同时，M-Nx SAs 催化剂拥有丰富的活性位点，可有效吸附多硫化物并加速其在反应过程中的动力学转化。然而，合理设计碳骨架和优化配位模式以锚定更高含量的暴露单原子，进一步加快催化转化和抑制多硫化物的损失仍然是该领域的挑战。

近日，新澳门六合彩 陈锡安教授课题组在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》发表题为“Single Mo–N4 Atomic Sites Anchored on N-doped Carbon Nanoflowers as Sulfur Host with Multiple Immobilization and Catalytic Effects for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries”的论文。该工作在新颖碳球结构设计（J. Mater. Chem. A,2017, 5, 18193-18206.）和氮掺杂花型碳纳米球（J. Mater. Chem. A,2017, 5, 6245-6256）的基础上开发了一种单原子钼以四氮配位（Mo-N4）的形式锚定在N 掺杂碳纳米花上作为锂硫电池硫阴极，显著提高电池性能。利用独特设计的花型结构碳球和高活性Mo-N4催化中心，表现出多重固定和催化多硫化物作用，能够快速将液相多硫化锂（Li₂S_n, 4≤n≤8）催化转化固相硫化锂（Li₂S），从而有效抑制多硫化物穿梭效应。基于此，这项工作中设计的LSBs表现出优异的倍率性能和长期稳定性。 特别是在5.1 mg cm^-2的高载硫下，面积比容量达到初始容量3.24 mAh cm^-2（4.27 mA cm^-2），经过400次循环后面积比容量保持在3.17 mAh cm^-2，衰减率仅为0.004%。这种通过将单原子催化剂锚定在氮掺杂碳纳米球上结构设计策略为锂硫电池应用带来光明的未来。

相关研究结果发表于近期的《Advanced Functional Material》（DOI: 10.1002/adfm.202204458），新澳门六合彩 为第一通讯单位，化学与材料工程学院青年教师郭大营博士为第一作者，新澳门六合彩 陈锡安教授、王舜副校长与郑州大学周震教授为该论文共同通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金（51872208和52072273）、浙江省高层次人才特殊支持计划（2019R52042）项目的资助。

原文链接：//onlinelibrary-wiley-com-443.webvpn.xinaomenlhc.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202204458