2、研究亮点

  该工作同时实现了多硫化物的“强吸附”和“快速转化”。

3、图文导读

【图1】Li₂S_x（x = 8、6、4、2、1）在HCP和DHCP基底上的优化结构：a)侧视图和b)俯视图；c) HCP和DHCP基底对不同锂多硫化物的吸附能；d) HCP和DHCP基底上硫还原反应的相对吉布斯自由能分布。

  作者利用理论计算方法准确预测了缺陷工程是否能提高空心Co₉S₈棱柱（HCP）的催化性能。Li₂S_x（x=1、2、4、6、8）在HCP或缺陷富集HCP（DHCP）基底上的优化结构如图1a（侧视图）和图1b（俯视图）所示。图1c总结了HCP/DHCP与各种多硫化物的结合能。显然，HCP和DHCP都显示出对可溶性多硫化物的强结合能，Co₉S_8-x和Li₂S_x (x = 1，2，4，6，8)之间的化学键甚至强于HCP和Li₂S_x，表明硫空位的引入可以增强这种硫化物基催化剂和多硫化物的化学亲和力。此外，转化每种多硫化物所需的相对吉布斯自由能也相应地显示在图1d中。在DHCP上，Li₂S₈→Li₂S₆的吉布斯自由能与HCP相比显著降低(从2.41到1.86 eV)，表明均相反应的反应动力学得到改善。从热力学角度来看，对于DHCP，可以看出Li₂S₄→Li₂S₂的吉布斯自由能与HCP相比显著降低(从0.56到0.37 eV)，这意味着硫空位可能在促进多相反应(可溶性多硫化锂到固体Li₂S₂/Li₂S)的转化中起重要作用。

【图2】HCP和DHCP合成路线示意图。

    为了研究HCP和DHCP在锂硫电池中的实际催化性能，作者合成了这两种特殊形貌的材料。如图2所示，通过使用乙酸钴作为钴源，PVP (Mw = 10000)作为模板，乙醇作为溶剂，在85℃下回流6小时来获得共前驱体。然后，在水热条件下用硫代乙酰胺作为硫源进一步处理如此制备的共前驱体，以获得无定形中空钴基棱柱(AHCP)。HCP可以通过在氩气中以2°C min^-1的加热速率将AHCP在600°C退火6小时来获得。如果HCP在Ar/H₂气氛中在600℃下再退火6小时，将制备DHCP。