湖大梁宵Small Methods：锂硫电池对钴催化剂的尺寸依赖性

具有催化改进动力学的硫氧化还原转化有望减轻多硫化物的穿梭。虽然电催化剂的尺寸总是为各种多相催化反应带来不同的催化行为，但对于锂硫电池还有待探索。

湖南大学梁宵等人通过构建具有从单原子、原子团簇到纳米颗粒的不同原子尺度的Co催化剂，报告了对多硫化物转化的尺寸依赖性催化活性以及与电化学性能的相关性的系统研究。

通过热解具有不同Zn/Co比的ZIF前驱体，成功制备了具有不同程度原子聚集（单原子、原子团簇和纳米粒子）的碳负载钴催化剂。综合表征分析精确地确定了Co电催化剂的形态和原子构型。基于基本的电催化研究，通过系统地探索硫转化化学的还原动力学和活化能，绘制了钴催化活性的尺寸依赖性图。

单原子 Co在硫氧化还原过程中显示出最佳的电荷转移/动力学，特别是在速率决定反应（Li₂S₄↔Li₂S）如Li₂S成核/溶解的能垒显著降低所示。它强调硫化学的电催化与催化剂的原子聚集程度密切相关，这可能有助于设计其他催化主体材料，包括更可持续的 Ni、Fe、Sn 和 Au金属。

图1 Co催化剂的形貌和结构表征

这些实验结果与DFT计算一致，证实了单原子Co的液-液转化和液-固转化的吉布斯自由能降低。实验结果表明Co-ACs/NC比Co-ACs/NC和Co-NPs/NC更能有效地加速转化动力学，如降低的氧化还原过电位所证明的那样。

这强调了催化减轻的多硫化物穿梭对锂硫电池整体性能的重要性。这些结果还突出了单原子催化剂在实际电池环境中的长期稳定性，这对实际应用至关重要。

图2 锂硫电池电化学性能

Size-Dependent Cobalt Catalyst for Lithium Sulfur Batteries: From Single Atoms to Nanoclusters and Nanoparticles. Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100571

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湖大梁宵Small Methods：锂硫电池对钴催化剂的尺寸依赖性

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