科研人员利用非对称配位p区铝单原子位点构筑稳定钠硫电池
文章导读
钠硫电池虽前景广阔，却长期受制于多硫化物穿梭与反应动力学缓慢的瓶颈。中国科学院合肥物质科学研究院提出一项非对称配位新策略，在平面Al-O4结构中引入单个N配体，构建出Al-O3N-C单原子位点，通过打破配位对称性诱导电子局域化，显著增强铝原子与多硫化钠的p-p轨道杂化吸附催化作用。基于该催化剂的电池在0.1C下循环100次后容量仍保持1196 mAh g−1。这一成果能否为高活性主族金属单原子催化剂的设计打开新路径？
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近日，中国科学院合肥物质科学研究院提出借助非对称结构调控主族p区铝单原子局域电子结构的策略，提升了钠硫电池的反应性能。
研究团队通过在平面Al-O4配位结构中引入一个N配体，构建了非对称Al-O3N-C单原子结构。N配体的引入打破了配位对称性并诱导电子局域化，导致Al 2p结合能蓝移0.12eV，增强了Al单原子与多硫化钠之间的p–p轨道杂化相互作用，揭示了Al单原子对多硫化钠的吸附—催化增强机制。基于该催化剂的钠硫电池，展现出优异的电化学性能。在0.1C的电流密度下循环100次后，电池容量仍保持1196 mAh g−1，表现出良好的循环稳定性。
研究拓展了p区主族单原子催化剂在钠硫电池领域的应用，深化了对主族单原子催化剂催化钠硫电池反应机制的认知，为高活性主族金属单原子催化剂的合理设计提供了理论指导和实验依据。
相关研究成果发表在《德国应用化学》上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。
Al单原子催化剂的合成示意图、结构表征及Al单原子与多硫化钠之间的p-p轨道杂化相互作用示意图
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这个方向挺有意思，p区主族元素做单原子催化剂不多见