锂多硫化物(LiPSs)的催化转化是增强Li-S电池的氧化还原动力学以及阻碍穿梭效应的关键,但是常见的异相催化剂由于结构复杂因此难以鉴定催化作用。单原子催化剂不同,每个催化活性位点都是结构明确,而且空间的能量、束缚模式、配位结构都是均一的。
Fe酞菁具有明确的结构,有鉴于此,郑州大学张佳楠教授、曲干副教授等报道将其共价修饰在CuO纳米片上,从而制备了低自旋态的Fe单原子催化位点,作为Li-S电催化的模型催化剂。
本文要点
(1)
通过原位Raman光谱表征,验证穿梭氧化还原反应过程中,Fe-N成键发生极化。理论计算结果分析结果显示轴向限域修饰导致降低Fe(Δd)的能带间隙,而且dxz/dyz轨道能够离域。
(2)
Fe单原子构筑的Li-S电池在2C循环,每圈容量衰减仅为0.029 %。这种策略具有普适性,能够合成一系列单原子催化剂(Mn, Co, Ni),具有相似的电子结构。这项工作有助于设计高效率的Li-S电池电催化剂。
参考文献
Weijie Chen, Yue Yu, Yu Du, Yu Wang, Yan Zhao, Kai Guo, Pengfei Yuan, Jia-Nan Zhang, Gan Qu, A Click Chemistry Strategy Toward Spin-Polarized Transition-Metal Single Site Catalysts for Dynamic Probing of Sulfur Redox Electrocatalysis, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202409369
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202409369