近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员王辉和郑方才，在钠硫电池主族金属催化剂性能研究方面取得进展。该研究提出了轴向N配体调控钙（Ca）单原子位点电荷局域化策略，提升了钠硫电池的反应性能。

传统观点认为，主族金属因具有离域的s/p带电子结构，对钠硫电池反应缺乏催化活性。因此，调控主族金属位点的配位环境是获得高活性钠硫电池催化剂的关键。

该研究采用氨气热处理策略，制备出高活性Ca单原子催化剂。这一策略通过在平面Ca−O−C单原子结构中引入轴向的N配位原子，调控Ca单原子位点的p轨道电子结构，增强Ca单原子与硫物种之间的p-p轨道杂化相互作用，揭示了Ca单原子对多硫化钠吸附-催化增强机制。基于该催化剂的钠硫电池展现出优异的电化学性能，在0.2 C的电流密度下循环100次后，电池容量仍保持1211 mAh g⁻¹，表现出优异的循环稳定性。

上述研究为钠硫电池主族单原子催化剂设计提供了新思路，也证明了单原子配位环境调控在增强主族金属催化活性中的作用‌。

相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院相关项目等的支持。

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Ca单原子催化剂的合成示意图、结构表征及钠硫电池反应机理图

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