本技术介绍了一种硫掺杂金属单原子负载于多孔碳材料的制备技术及其应用。该技术通过金属离子与磺酸基形成稳定的配位键,将金属离子限域在沸石咪唑-8三维网络多孔结构中,并通过热解过程实现硫掺杂。
背景技术
锂-硫电池兼具高能量密度(2600Wh kg-1
)和低成本,环境友好等受到了广泛关注。但多硫化物穿梭效应与缓慢的反应动力学导致电池呈现低放电比容量与低库伦效率,严重阻碍了锂-硫电池的商业化进程。因此,抑制多硫化物穿梭和提高电池转化动力学是提高锂-硫电池性能关键性因素。
单原子催化剂(SACS)具有优异的吸附与催化活性,成为锂-硫电池正极研究新前沿。一般来说,中心金属原子集中在d区金属上,并以非极性金属-N4
配位的形式存在,其吸附和催化活性尚未达到期待值。最近的研究表明,在金属的第一配位层引入硫原子可以打破平面金属-N4
的对称性,从而调整中心金属原子的电子结构,提高吸附多硫化物能力和催化活性,进而影响电池性能。但是作为一种化学性质极为活泼的非金属元素,硫在反应过程中易与金属反应生成相应的硫化物,实现硫掺杂金属单原子的精确制备仍具备挑战。
实现思路