AM：石墨烯负载的单原子催化剂助力MoS2与Mo/Na2S的高效可逆转化

基于转换型金属硫化物（MS）负极的钠离子电池（SIBs）因其相对较高的容量和本质安全性而备受关注。这其中，M/Na₂S到纯带电荷MS的高可逆转化对其电化学性能具有至关重要的作用。

有鉴于此，清华大学深圳国际研究生院成会明院士、周光敏副教授和北京航空航天大学张千帆、科廷大学蒋三平教授报道了以通用MoS₂为例，提出并论证了SAM’@NG是一种极有前途的催化剂可有效改善钠离子插入/脱嵌时的转化反应动力学。

文章要点

1）研究人员在理论模拟的指导下，选择氮掺杂石墨烯上的Fe单原子催化剂（SAFe@NG）作为基底。SAFe@NG具有与MoS₂最高的结合能，显著提高了MoS₂的电导率，促进了MoS₂→NaMoS₂→Mo/Na₂S在放电过程中的反应动力学。得到的Mo/Na₂S产物纳米颗粒尺寸较小，且均匀分布在SAFe@NG的表面，在随后的充电过程中，结合光谱和显微镜，研究人员发现，SAFe@NG催化剂能够实现Mo/Na₂S→NaMoS₂→MoS₂的高效可逆转化反应。

2）理论模拟结果显示，可逆转化机理表现出良好的形成能垒和反应动力学，其中具有Fe-N₄配位结构的SAFe@NG有利于Na₂S/Mo的均匀分散和Na₂S和NaMoS₂的分解。因此，SAFe@NG催化剂能够实现高效的MoS₂ ↔ NaMoS₂ ↔ Mo/Na₂S可逆转化反应。

这项工作为设计具有高效可逆机制的转换型材料提供了新的途径。

参考文献

Biao Chen, et al, Efficient Reversible Conversion between MoS₂ and Mo/Na₂S Enabled by Graphene-Supported Single Atom Catalysts, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202007090

https://doi.org/10.1002/adma.202007090