设计合理的单原子催化剂促进高效硫电化学是高性能锂-硫（Li-S）电池发展的迫切需要，也是高性能Li-S电池发展面临的巨大挑战。

近日，华南师范大学王新，Yongguang Zhang，加拿大滑铁卢大学陈忠伟教授报道了首次从理论上预测了由于Fe 3d_zz和S 3p_y轨道之间的杂化比普通FeN₄中的杂化更强，单原子Fe中心的配位不足可能具有更高的硫亲和力和催化活性。

文章要点

1）通过对Fe前驱体的配体控制，在掺氮碳表面制备了配位数可调的单分散Fe单原子（FeN₂-NC和FeN₄-NC）。正如预期的那样，一系列物理化学和电化学评估证实，配位不足的FeN₂-NC实现了更强的硫固定和催化作用。

2）结果表明，以FeN₂-NC为载体的硫电极具有优异的循环性能和倍率性能，特别是在高的面硫负载量（5.0 mg cm^-2）和低的电解质硫比（5.3 mL g^-1）下，高达4.5 mAh cm^-2的高可逆面容量。

这项工作突出了单原子催化剂欠配位工程在改进锂-硫电池电化学方面的巨大可行性和有效性，对其他相关能源领域的先进材料设计也具有一定的启示作用。

参考文献

Jiayi Wang, et al, Coordinatively Deficient Single-atom Fe-N-C Electrocatalyst with Optimized Electronic Structure for High-performance Lithium-sulfur Batteries, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.12.040

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.12.040