尽管在过渡金属二硫族化合物（TMDCs）中掺杂金属阳离子以促进锂硫电池（LSBs）中的逐步硫氧化还原已经被研究，但对于如何在TMDCs中选择合适的金属阳离子掺杂剂以调节其催化活性仍缺乏合理的设计原则和系统的理论研究。在此，广东工业大学李运勇操纵掺杂阳离子的电子亲和力/离子半径以加速锂硫电池中的硫氧化还原动力学。

本文要点：

1) 作者证明了一般的电子亲和力/离子半径（EA/r）规则作为金属阳离子掺杂剂的新选择标准，其可以指导高效金属阳离子掺杂的Li-S催化剂的设计。并系统地研究了WSe₂中一系列具有不同EA/r值的金属阳离子掺杂剂模型，以设计它们的电子结构和催化活性来操纵硫的氧化还原动力学。

2) 理论和实验结果表明，低EA/r值的金属阳离子掺杂剂容易诱导更多的Se空位和晶格缺陷，增加活性位点和表面Se位点上更多的电子积累，以增强与多硫化锂（LiPSs）的结合，但它也削弱了在主体表面捕获的LiPSs/Li₂S中的竞争性Li-S键，从而增加了LiPSs的吸附，同时降低了Li₂S的成核和分解能垒。具有最小EA/r值的V掺杂WSe₂/MXene催化剂作为高效硫主体表现出最高的可逆容量（1402.5 mAh g^-1）、800次循环的长期循环稳定性（约70%的保留率）和大的面容量（6.4 mAh cm^-2）。

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Wang Wei et.al Atomic-level design rules of metal-cation-doped catalysts: manipulating electron affinity/ionic radius of doped cations for accelerating sulfur redox kinetics in Li-S batteries EES 2023

DOI: 10.1039/D2EE04131F

https://doi.org/10.1039/D2EE04131F