武汉大学史建平AM：硅藻土模板合成单原子钴掺杂MoS2/碳，实现高性能储钠

二维（2D）过渡金属二氯化物（TMDCs）和单原子催化剂（SACs）因其层状结构和最大的原子利用效率而成为有前途的能源转换/储存电极。然而，这种两类材料的结合以及相关的钠存储应用仍然是艰巨的挑战。

图1 SA Co-MoS₂/C的合成示意

武汉大学史建平等设计了一个巧妙的以硅藻土为模板的合成策略，来制备单原子钴掺杂的MoS₂/碳（SA Co-MoS₂/C）复合材料，以实现高性能的钠存储。

SA Co-MoS₂/C作为钠离子电池(SIBs)负极的优势可以总结为以下几点：

（1）硅藻土独特的生物形态结构为合成高负载的Co单原子提供了丰富的锚定位点；

（2）Co掺杂改变了MoS₂的电子结构，提高了导电性，并促进了Na原子的迁移；

（3）SA Co-MoS₂/C的分层结构和足够的孔隙率有助于稳定结构，缓冲充电/放电过程中的体积膨胀。

图2 SA Co-MoS₂/C的电化学性能

得益于独特的分层结构、高电子/钠离子传导性和丰富的活性位点，所获得的SA Co-MoS₂/C表现出显著的比容量（0.1 A g^-1时为604.0 mAh g^-1）、高倍率性能和出色的长循环稳定性。

特别是由SA Co-MoS₂/C负极和Na₃V₂(PO₄)₃正极组成的钠离子全电池表现出惊人的稳定性，循环次数超过1200次。此外，作者借助密度函数理论计算和原位实验表征，阐明了其内部钠存储机制。

这项工作不仅代表了在二维TMDCs上合成SACs方面的重大飞跃，而且为钠离子电池的实际应用提供了关键的一步。

图3 钠离子全电池性能

Diatomite-Templated Synthesis of Single-Atom Cobalt-Doped MoS2/Carbon Composites to Boost Sodium Storage. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202211690