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 文章來源：大連化學物理研究所

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員劉健團隊與中國科學技術大學教授宋禮、悉尼科技大學副教授劉浩及教授汪國秀團隊合作，制備出N摻雜空心多孔碳負載Co單原子納米反應器（CoSA-HC）。該反應器作為鋰-硒電池正極，表現出較高的放電容量、較好的倍率性能和循環穩定性，其庫侖效率接近100%，為金屬-硫族電池（MCB）電極的設計提供新思路。

劉健團隊長期致力于深入研究微/納米反應器中的催化基礎理論，實現活性組分在納米反應器中的精準定位。前期工作中，該團隊與大連化物所研究員吳忠帥團隊合作，發展出Fe1-xS納米顆粒負載的多孔碳球納米反應器，作為鋰-硫電池正極基體，實現在0.5C的電流密度條件下，容量保持1070mAh/g循環200圈，而幾乎沒有衰減（Advanced Energy Materials 2020）。Se正極具有較好的電子導電性，與S正極的體積容量相當。然而，聚硒化物的穿梭效應導致Se與Li的反應活性低、容量衰減快，阻礙Li-Se電池的實際應用。

該研究中，研究人員借助單原子催化劑獨特的電子結構、優異的原子利用效率及催化性能，通過使用PVP修飾的PS作為模板、調節雙金屬ZnCo-ZIFs前驅體中的Co和Zn含量，合成N摻雜空心多孔碳負載的Co單原子（CoSA-HC）納米反應器。CoSA-HC納米反應器中單原子Co位點可有效激活硒的反應活性，固定硒和聚硒化物；中空結構可提供更多的活性位點及更大的電極/電解液接觸面積，改善傳質效果及抑制反應過程帶來的體積膨脹。

相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上，研究工作得到中科院潔凈能源創新研究院合作基金等的資助。

大連化物所發展出中空碳球負載Co單原子催化劑用于Li-Se電池正極材料