單原子催化劑（SAC）具有100％的原子利用率，非常具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，既可以作為L(zhǎng)iPS的錨定中心，又可以作為電催化中心。但是，這仍然存在巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)槿狈?jiǎn)便易行的合成策略，以及對(duì)構(gòu)效關(guān)系的模糊認(rèn)識(shí)。在這里，通過自模板以及自還原策略，將一種新型的鎢（W）SAC固在氮摻雜石墨烯（W/NG）上，具有獨(dú)特的W-O2N2-C配位構(gòu)型，W載量高達(dá)8.6 wt％。W原子局域的特殊配位環(huán)境使得W/NG具有更高的LiPSs吸附能力和催化作用，該結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)和理論研究相結(jié)合得以驗(yàn)證。令人印象深刻的是，配備W/NG改性隔膜的LSB大大改善了其電化學(xué)性能，在1000次循環(huán)中具有高的循環(huán)穩(wěn)定性和超高速率能力。此外，它表明在8.3 mg cm-2的高硫負(fù)載下，實(shí)現(xiàn)了6.24 mAh cm-2的高面積容量，且具有較好的循環(huán)壽命。
Figure 1. a）W/NG制備過程的示意圖。b）透射電鏡圖像。c，d）放大的HAADF-STEM圖像 e）HAADF-STEM圖像和相應(yīng)的EDX元素分布圖。
Figure 2. W/NG的高分辨率a）W 4f，b）N 1s和c）O 1s XPS光譜。W/NG和對(duì)照樣品的W L3邊緣處的d）XANES和e）k3加權(quán)FT-EXAFS光譜。f）W/NG在W L3邊緣處的k3權(quán)重FT-EXAFS擬合曲線。
Figure 3．基于不同隔膜時(shí)，a）Li2S氧化過程的Tafel圖，和b）LSB的CV曲線。c）Li2S6對(duì)稱電池的CV曲線，和d）相應(yīng)的電化學(xué)阻抗譜。e）電壓為2.05V時(shí)的恒電位放電曲線和f）基于W/NG@PP的電極在2.35 V時(shí)的電荷分布。
Figure 4．基于PP，NG@PP和W/NG@PP組裝的LSB在a）0.5 C時(shí)的循環(huán)性能。b，c）相應(yīng)的充電/放電曲線和d）倍率性能。基于W/NG@PP的LSB在不同條件時(shí)的循環(huán)性能。
該研究工作由山東大學(xué)Shenglin Xiong和Baojuan Xi課題組于2021年發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition期刊上。原文：Atomic Tungsten on Graphene with Unique Coordination Enabling Kinetically Boosted Lithium−Sulfur Batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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