設(shè)計高效、經(jīng)濟的電催化劑是深入理解鋰硫電池中多硫化物管理的關(guān)鍵。過渡金屬硒屬化合物是一類新興的二維材料，被廣泛應(yīng)用于鋰硫電池。其中，二硒化鉬因其易于制備等特點成為研究熱點。
電催化劑的缺陷構(gòu)筑可以有效的調(diào)節(jié)材料的電子結(jié)構(gòu)，然而，目前在鋰硫化學(xué)領(lǐng)域鮮有缺陷二硒化鉬電催化劑的開發(fā)，而且電催化劑在電化學(xué)過程中的演化狀態(tài)難以識別。因此，探究電催化劑的動態(tài)演化對于揭示鋰硫化學(xué)中硫氧化還原反應(yīng)活性至關(guān)重要。
近日，蘇州大學(xué)孫靖宇教授課題組報道了綠色廉價的鹽模板合成富含硒空位的二硒化鉬結(jié)構(gòu)，并揭示了這種缺陷預(yù)催化劑在鋰硫電池中的相演化過程。
借助原位拉曼和間位X射線衍射技術(shù)進一步理解缺陷電催化劑的演化過程。結(jié)果表明，缺陷MoSe2在氧化還原過程中作為預(yù)催化劑存在，其真正的催化活性中心是MoSeS。在放電時，MoSeS與多硫化物進一步作用生成MoSx和MoSex，從而促進了多硫化物的轉(zhuǎn)化。在充電時，MoSx/MoSex相消失以及MoSeS的再生現(xiàn)象意味著催化劑演化過程的高可逆性。 同時，DFT 理論模擬也表明硒空位的存在增強了MoSe2材料的導(dǎo)電性。進一步評估Li2S和解離的Li+LiS的吸附能，結(jié)果表明，缺陷會促進Li2S的捕獲，尤其是MoSeS存在的情況下。此外，解離的Li+LiS吸附能趨勢也與Li2S的趨勢一致。Li2S的雙向吸附/轉(zhuǎn)化，將硒空位MoSe2預(yù)催化劑演化為MoSeS，提高了電催化效果。該工作不僅為理解電催化劑在鋰硫化學(xué)中的相演化過程提供了新思路，也為設(shè)計應(yīng)用廣泛的電催化劑提供了有效啟發(fā)。 論文信息： Identifying the Evolution of Se-Vacancy-Modulated MoSe2 Pre-Catalyst in Li–S Chemistry Menglei Wang, Zhongti Sun, Haina Ci, Zixiong Shi, Lin Shen, Chaohui Wei, Yifan Ding, Xianzhong Yang, Jingyu Sun 文章的第一作者是蘇州大學(xué)的博士研究生王夢蕾和江蘇大學(xué)的孫中體研究員；通訊作者是蘇州大學(xué)的孫靖宇教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202109291
