在锂硫电池正极一侧引入催化剂，加速多硫化物氧化还原反应，是缓解“穿梭效应”的有效手段之一。催化剂的催化活性与其电子结构密切相关，引入表面缺陷和构筑异质结构是调控无机催化剂电子结构的重要手段。然而，目前在锂硫电池中关于电子结构—催化活性的作用机制尚不明确。有鉴于此，西安交通大学丁书江团队和剑桥大学郗凯从能带工程角度出发，将具有丰富氧空位的超薄二氧化钛纳米片和多壁碳纳米管复合，成功制备出异质结构的CNT@TiO_2-x复合材料。通过电化学实验辅助第一性原理计算发现氧空位和异质结构可以有效的调控复合材料的电子结构，提高材料导电性，实现对多硫化物氧化还原反应的催化作用。同时，超薄的TiO_2-x有助于锂离子在电极表面的快速传输，CNT和TiO_2-x之间复合有利于电子在异质界面的快速转移。因此，该复合材料作为硫的载体时，表现出优异的电化学性能。这种催化策略，不仅可以应用于锂硫电池体系，也可应用于其他电池体系和超级电容器中。

Yuankun Wang, Ruifang Zhang, Jie Chen, Hu Wu, Shiyao Lu, Ke Wang, Huanglong Li, Christopher J. Harris, Kai Xi,^* Ramachandran Vasant Kumar, Shujiang Ding^*, Advanced Energy Materials, 2019. 

DOI: 10.1002/aenm.201900953

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900953