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      單原子催化劑（SAC）具有100％的原子利用率，非常具有競爭優勢，既可以作為LiPS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，因為缺乏簡便易行的合成策略，以及對構效關系的模糊認識。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，具有獨特的W-O2N2-C配位構型，W載量高達8.6 wt％。W原子局域的特殊配位環境使得W/NG具有更高的LiPSs吸附能力和催化作用，該結論通過實驗和理論研究相結合得以驗證。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性能，在1000次循環中具有高的循環穩定性和超高速率能力。此外，它表明在8.3 mg cm-2的高硫負載下，實現了6.24 mAh cm-2的高面積容量，且具有較好的循環壽命。
 
  
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和對照樣品的W L3邊緣處的d）XANES和e）k3加權FT-EXAFS光譜。f）W/NG在W L3邊緣處的k3權重FT-EXAFS擬合曲線。
 
  Figure 3．基于不同隔膜時，a）Li2S氧化過程的Tafel圖，和b）LSB的CV曲線。c）Li2S6對稱電池的CV曲線，和d）相應的電化學阻抗譜。e）電壓為2.05V時的恒電位放電曲線和f）基于W/NG@PP的電極在2.35 V時的電荷分布。
 
  Figure 4．基于PP，NG@PP和W/NG@PP組裝的LSB在a）0.5 C時的循環性能。b，c）相應的充電/放電曲線和d）倍率性能。基于W/NG@PP的LSB在不同條件時的循環性能。
  
        該研究工作由山東大學Shenglin Xiong和Baojuan Xi課題組于2021年發表在Angewandte Chemie International Edition期刊上。原文：Atomic Tungsten on Graphene with Unique Coordination Enabling Kinetically Boosted Lithium−Sulfur Batteries。

轉自《石墨烯雜志》公眾號