​三单位联合Nature子刊：精确合成CoFe@FeOx纳米颗粒调节多硫化物

均匀分布在载体上的复杂金属纳米颗粒表现出独特的物理化学性质，因此引起了广泛的应用关注。常用的湿化学方法在同时实现纳米粒子结构设计和均匀分散方面存在局限性。固相合成是一种有趣的策略，可以实现在载体上制造复杂的金属纳米颗粒。

在此，中国科学院大连化物所刘健，中国科技大学余彦，太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室章日光等人开发了固相合成策略，以精确合成均匀分布的CoFe@FeOxccore@shell纳米颗粒。其中，Fe原子优先从CoFe合金块体中溶出到表面，然后在热合成气气氛下渗碳成FexC壳，随后将形成的FexC壳通过空气钝化，得到具有CoFe合金核和FeOx壳的CoFe@FeOx。

该策略对于 MFe@FeOx（M = Co、Ni、Mn）的合成是通用的。CoFe@FeOx作为Li-S和Na-S电池的隔膜涂层，在调节多硫化物方面表现出双功能效应。因此，该策略可以开发成固相合成系统来构建分布良好的复杂金属纳米颗粒。

图1. 理论模拟

总之，该工作开发了一种固相合成策略，通过热合成气处理精确合成了分散良好的 CoFe@FeOx 核@壳 NPs。CoFe@FeOx 具有 CoFe 合金核和 FeOx 壳，合成的 CoFe@FeOx 作为Li-S 和Na-S 电池中商用隔膜的改性层具有很高的性能。

得益于 CoFe@FeOx 的吸附性和导电性 CoFe 合金内核，多硫化物的穿梭得到了很好的抑制，多硫化物的转化过程也得到了显著增强。Na-S 电池的循环寿命长达 1200 次，库仑效率接近 100%。因此，该种固相合成策略不仅限于在热合成气条件下合成铁基纳米粒子，还可以发展成固相合成系统，构建复杂的金属纳米粒子。

图2. 电池性能

Precise solid-phase synthesis of CoFe@FeOx nanoparticles for efficient polysulfide regulation in lithium/sodium-sulfur batteries, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-42941-9