锂硫（Li-S）电池因其高理论能量密度而受到广泛关注。然而，由于多硫化锂（LiPSs）的穿梭效应和缓慢的转化，其实际应用受到严重阻碍。
近日，德国汉诺威大学Lin Zhang报道了成功地将单分散的Mo纳米颗粒嵌入到N掺杂的石墨烯中。作为一种高效的电催化剂，Mo@N-G促进了LiPSs的快速转化，并抑制了穿梭效应。
文章要点
1）首先，在去离子水中溶解双氰胺(DICY)、葡萄糖和钼酸铵盐溶液，在N2的保护下搅拌和加热，形成单分散的Mo+分布。冷冻干燥后，双氰胺缩合到层状石墨氮化碳（g-C3N4）上，并在大约600 °C下与芳香碳中间体(来自煅烧的葡萄糖)结合。同时，单分散金属（Mo）纳米颗粒被包裹在g-C3N4骨架中。然后，在高温下，Mo纳米颗粒通过氮孤对电子的化学耦合转移到石墨烯基体上，同时伴随着g-C3N4模板的热分解。最后，将单分散的Mo纳米颗粒完全组装到含氮石墨烯（900 °C）上。
2）X-射线光电子能谱（XPS）结果表明，氧化态Mo基团能吸引LiPS阴离子的电子，形成Mo−S键，从而促进LiPSs的转化。
3）实验结果显示，基于Mo@N-G的锂硫电池（在低催化剂比下）具有大容量（1359 mAh g−1）、优异的循环稳定性（100次循环容量保持率为92.7%）和大电流密度（10 C下，676 mAh g−1）下的反应动力学。此外，由于Mo@N-G具有优异的电催化效果和良好的导电性，所开发的RT QSS Li-S电池的容量和过电位甚至可媲美有机电解液电池。
本工作为开发用于高性能金属-硫电池的单分散的过渡金属纳米颗粒（如W）电催化剂提供了新的思路。
参考文献
Yuping Liu, et al, Monodisperse Molybdenum Nanoparticles as Highly Efficient Electrocatalysts for Li‑S Batteries, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c05344
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05344
