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近日，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研究員王輝和鄭方才，在鈉硫電池主族金屬催化劑性能研究方面取得進展。該研究提出了軸向N配體調控鈣（Ca）單原子位點電荷局域化策略，提升了鈉硫電池的反應性能。

傳統(tǒng)觀點認為，主族金屬因具有離域的s/p帶電子結構，對鈉硫電池反應缺乏催化活性。因此，調控主族金屬位點的配位環(huán)境是獲得高活性鈉硫電池催化劑的關鍵。

該研究采用氨氣熱處理策略，制備出高活性Ca單原子催化劑。這一策略通過在平面Ca?O?C單原子結構中引入軸向的N配位原子，調控Ca單原子位點的p軌道電子結構，增強Ca單原子與硫物種之間的p-p軌道雜化相互作用，揭示了Ca單原子對多硫化鈉吸附-催化增強機制?；谠摯呋瘎┑拟c硫電池展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，在0.2 C的電流密度下循環(huán)100次后，電池容量仍保持1211 mAh g^?1，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

上述研究為鈉硫電池主族單原子催化劑設計提供了新思路，也證明了單原子配位環(huán)境調控在增強主族金屬催化活性中的作用?。

相關研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關項目等的支持。

論文鏈接

Ca單原子催化劑的合成示意圖、結構表征及鈉硫電池反應機理圖