锂硫电池以硫转换反应为核心，具有高能量密度和成本优势，是下一代储能技术颇有潜力的候选者之一。但在实际运行过程中，硫转换反应的动力学通常较为缓慢，限制了电池的实际性能。单原子催化剂尤其是新兴的高熵单原子催化剂能够提升硫转换反应动力学，但其背后的化学机制尚未明晰，常被简单归结为协同或熵增效应。这阻碍了单原子催化剂的设计与性能优化。
中国科学院金属研究所科研人员在前期研发高效锂硫电池催化剂的基础上，采用第一性原理计算与实验方法，揭开了这一“黑箱”，在单原子催化剂研究方面取得进展。研究发现，中心金属原子间的长程相互作用是影响催化性能的关键。基于此，研究实现了对高熵单原子催化剂元素种类和占比的精准定位，促进了硫转换反应，提升了锂硫电池性能。
研究发现并验证了不同中心金属原子间存在非键合作用的长程相互作用，且作用范围在亚纳米距离内。这种长程相互作用影响中心金属原子的d电子占据状态，导致非典型价态。熵的增加进一步促进了中心金属原子中d电子和基底碳原子中π电子的重排。研究在第四周期过渡金属中筛选出5个潜在的高性能中心金属原子即Mn、Fe、Co、Ni、Cu。基于此设计的这一高熵单原子催化剂，可调节硫化物的吸附和转化反应动力学，并提高被吸附硫化锂的电子导电性。研究组装的锂硫电池在10 C的高倍率下具有800 mAh g-1的初始容量，并可稳定循环200圈以上。
这一研究为单原子催化剂的进一步发展提供了理论支撑，并有望推动高比能锂电池技术的创新研究。
相关研究成果被遴选为封面文章和编辑推荐文章，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和博士后创新人才支持计划等的支持。
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高熵单原子催化剂种长程相互作用示意图
? 张焕乔（1933—） 1933年12月23日生于重庆。1956年毕业于北京大学物理系。1997年当选为中国科学院院士。中国原子 2024年世界职业技术教育发展大会将于11月20日—22日在天津举行。11月14日，教育部召开新闻发布会介绍本次大会以及中国职业教育开展国际合作的有关情况。 记者从新闻发布会上获悉，近年来，职业教育作为新时代教育对 “我们愿在中国式现代化的浪潮中为科技强国贡献一份青春力量！” “参与大赛这些年，看着我们在课堂里的知识笔记一步步变成了田野里的实践论文，感慨万分。” 11月13日，教育部在北京召开学习贯彻落实习近平总书记 近日，教育部联合国家卫生健康委、国家疾控局印发《关于切实抓牢幼儿园和小学近视防控关键阶段防控工作的通知》（以下简称《通知》），要求前移防控关口，抓牢幼儿园和小学近视防控关键阶段防控工作，有效减少幼儿和小学生近 当地时间10月31日至11月1日，2024年全球教育会议在巴西福塔莱萨召开。会议围绕“科学、技术、创新与数字变革”和“高等教育的公平机会、质量和流动性”等议题进行讨论。教育部副部长、中国联合国教科文组织全国委 中国教育报-中国教育新闻网北京11月11日讯（记者 林焕新）学前教育的发展离不开家庭、社会的共同支持。在今天教育部召开的新闻发布会上，记者获悉，学前教育法不仅对幼儿园做好保育和教育工作提出了 。本文链接：锂硫电池用单原子催化剂研究获进展http://www.sushuapos.com/show-12-921-0.html
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