近日，上海大學(xué)張久俊、左銀澤聯(lián)合福州大學(xué)顏蔚團(tuán)隊(duì)在《碳能源（英文版）》上以“表面工程用于制備鋰硫電池電催化劑用于選擇性硫轉(zhuǎn)化的通用策略”為題發(fā)表文章，通過表面工程策略設(shè)計(jì)了一種Mn3O4?x催化劑的通用策略，借助可以選擇性催化鋰硫電池內(nèi)部的液-固轉(zhuǎn)化，可有效抑制“穿梭效應(yīng)”。

        為了減少化石能源的排放，能源儲(chǔ)存系統(tǒng)是探索清潔和可持續(xù)能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐等）的必要途徑。在眾多系統(tǒng)中，鋰硫電池具有高比容量、高能量密度等優(yōu)勢(shì)，具備成為下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)的潛力。但是鋰硫電池內(nèi)部固-液-固硫轉(zhuǎn)化過程造成了嚴(yán)重的“穿梭效應(yīng)”，進(jìn)而降低電化學(xué)動(dòng)力學(xué)，嚴(yán)重阻礙了鋰硫電池的發(fā)展。研究表明，必須借助催化劑催化策略，加速鋰硫電池內(nèi)部硫轉(zhuǎn)化。但是，傳統(tǒng)的催化劑更傾向于加速固-液轉(zhuǎn)變，造成了聚硫化物的多度積累，將進(jìn)一步加速鋰硫電池的“穿梭效應(yīng)”。因此，必須設(shè)計(jì)合理的策略來(lái)控制催化劑的催化活性，使其更易于加速鋰硫電池內(nèi)部的液-固轉(zhuǎn)化，而非固-液轉(zhuǎn)化。

        據(jù)了解，該項(xiàng)研究將氧空位成功引入到Mn3O4中，形成Mn3O4?x催化劑。使其對(duì)Li2S4的還原具有優(yōu)異的親和力，并且對(duì)于Li2S的沉積和再活化具有優(yōu)異的催化作用。另外，通過原位XRD和理論計(jì)算證明了Mn3O4?x催化劑的催化過程和催化機(jī)理。

        其中的亮點(diǎn)有：

        （1）通過表面工程設(shè)計(jì)氧空位用于制備選擇性催化劑的通用策略。并用于鋰硫電池以抑制“穿梭效應(yīng)”，為選擇性催化劑的制備提供了新思路。

        （2）利用原位XRD技術(shù)確定了硫轉(zhuǎn)化中的反應(yīng)中間體（MnS和LiyMnzO4-x），為了解鋰硫電池催化機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。此工作對(duì)于開發(fā)新型鋰硫電池催化劑提出了新思路。

        《碳能源（英文版）》是由溫州大學(xué)和Wiley聯(lián)合創(chuàng)辦的旗艦期刊，面向材料、化學(xué)、環(huán)境、物理及交叉學(xué)科，重點(diǎn)關(guān)注碳、碳減排、清潔能源等前沿領(lǐng)域，旨在及時(shí)報(bào)道國(guó)際上碳材料和能源領(lǐng)域的最新科研成果和動(dòng)態(tài)。