锂硫电池（LSBs）是一类新一代可充电高能量密度电池。但是，持久存在的多硫化锂（LiPs）溶解问题和阻碍LSB效率的穿梭效应很难得到有效解决。
有鉴于此，中科院大连化物所吴忠帅研究员，刘健研究员报道了一种高分散性的黄铁矿Fe1-xS纳米粒子的一般合成方法，该纳米粒子嵌入层状多孔氮掺杂碳球（Fe1-xS-NC）中。
文章要点
1）在聚合物树脂合成过程中，将金属前体直接添加到混合物中，间苯二酚硫化物（RS）用作C和S的来源。RS中的硫充当配体，通过络合与金属阳离子牢固结合。将Fe3+与含有RS的乙醇/水溶液混合后，得到粉红色溶液，证明形成了[Fe3+–RS]络合物。然后，加入NH3水溶液，由于进一步形成[Fe3+NH4+-RS]络合物，溶液变成深棕色。随着甲醛的加入引发聚合反应，逐渐形成[Fe3+NH4+-RS]-F树脂的乳白色棕色沉淀物，其中Fe3+分布均匀。沉淀物的最终褐色，证实了Fe3+确实通过络合均匀地分布在[Fe3+NH4+–RS] –F树脂中。然后将棕色树脂与三聚氰胺（作为N的来源）充分混合，最后在5％H2/Ar混合物中于900°C碳化。在碳化过程中，大的介孔腔和分散良好的Fe1-xS纳米颗粒在碳球内逐渐在原位形成，从而形成了分层多孔的Fe1-xS-NC纳米球。同时，三聚氰胺中的N可以作为Fe的固定点来控制Fe1-xS的分散。还准备了S和N掺杂碳的对照样品（S/N/C，除了添加Fe3+外，以相似的方式制备）用于比较。
2）Fe1-xS-NC具有较高的比表面积（627 m2 g-1），较大的孔体积（0.41 cm3 g-1）和增强的向LiPs的吸附和电催化转变。碳球内原位产生的大介孔可容纳高达75％的高硫负荷，并在充电/放电循环期间维持体积变化，并改善离子/质量转移。
3）Fe1-xS-NC对LiPs的优异吸附性能在理论上得到了预测，并在实验中得到了证实。随后，测试了Fe1-xS-NC的电催化活性。结果表明，Fe1-xS-NC是用于硫负载的高效纳米反应器。因此，Fe1-xS-NC纳米反应器作为LSB的正极材料表现非常出色，在0.5 C下200次循环后显示出1070 mAh g-1的高初始容量，几乎没有容量损失。此外，即使在8.14 mg cm-2的高硫负荷下，所得的LSB仍显示出显着增强的速率能力和循环能力。
Yash Boyjoo, et al, Molecular-Level Design of Pyrrhotite Electrocatalyst
Decorated Hierarchical Porous Carbon Spheres as Nanoreactors for Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 2020
DOI：10.1002/aenm.202000651
https://doi.org/10.1002/aenm.202000651
