中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（SHMFF）是国家“十一五”重大科技基础设施，由中国科学院合肥物质科学研究院与中国科学技术大学共建，各项任务依托强磁场科学中心开展。装置于2017年通过国家验收，验收专家组一致认为，SHMFF“磁体技术和综合性能达到国际领先水平... 更多简介 +
近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心王辉研究员、郑方才研究员针对单一催化位点难以促进钠硫电池反应中钠硫化学键断裂的难题，提出了构建亲硫-亲钠双功能单原子催化剂的策略，优化了对反应中间体多硫化物的吸附与活化，提升了钠硫电池的反应性能。相关研究成果以Sulfonic acid-functionalized Zn single-atom catalysts with dual thiophilic and sodiophilic sites for high-performance sodium−sulfur batteries为题，发表于Adv. Funct. Mater.。
研究团队在Zn−N4单原子邻近位点嫁接−SO3H官能团，构建了亲硫-亲钠双位点Zn−N4−SO3H/C单原子催化剂。该催化剂通过Zn−S和Na−O键协同吸附Na2S，导致Na−S化学键键长变长、键角变大，将室温钠硫电池放电反应速率决定步骤的能垒由0.90 eV降至0.40 eV，同时使充电反应Na2S的分解能垒由1.62 eV降至1.32 eV，揭示了亲硫-亲钠双功能位点对多硫化钠的吸附−催化增强机制。基于该催化剂的钠硫电池展现出优异的电化学性能：在0.1 C的电流密度下循环100次后，电池容量仍然保持1284 mAh g−1，并表现出优异的循环稳定性。
该研究揭示了亲硫-亲钠双位点协同催化室温钠硫电池反应机制，为多功能双位点单原子催化剂的制备提供了新途径。
强磁场科学中心王辉研究员、郑方才研究员与安徽大学王长来副教授为论文共同通讯作者。强磁场科学中心为第一通讯作者单位。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金项目、合肥物质院院长基金拔尖培育计划、中国科学院合肥科学中心协同创新项目、强磁场安徽省实验室等项目的支持。
论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.78131
图1. 双功能单原子催化剂的合成示意图、结构表征及催化多硫化物反应能垒图。
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