设计用于促进非质子电化学的高性能电催化剂对于驱动寿命较长的锂硫电池至关重要。然而，关于探测电催化耐久性和保护催化剂活性的研究仍然难以捉摸。在这里，提供共形石墨烯链的三元石墨烯-TiO2/TiN（G-TiO2/TiN）异质结构是一种有效且稳健的电催化剂，用于加速硫氧化还原动力学。G-TiO2/TiN异质结构协同吸附性TiO2、催化性TiN和导电石墨烯装甲，从而为多硫化物提供丰富的锚定点和持续的活性位点，从而实现平稳的双向电催化。令人鼓舞的是，原位制作的石墨烯链确保了对内部TiO2/TiN的有利保护，以保持其对耐久硫化学的催化稳定性。正如预期的那样，由三元G-TiO2/TiN介导的硫正极获得了令人印象深刻的倍率性能（5.0 C时为698.8 mAh g^-1）、良好的循环稳定性（1000次循环内每个循环的低衰减为0.054%）和在升高负载下令人满意的面积容量（在 10.4 mg cm^-2的硫负载下提供 8.63 mAh cm-2）。三元异质结构设计提供了对电催化剂操作和长寿命锂硫电池保护的深入了解。
 
  Figure 1. a) G-TiO2/TiN三元异质结构的合成示意图。b) G-TiO2/TiN三元异质结构在硫化学中的作用示意图。G-TiO2/TiN 三元异质结构的 c) SEM和 d) HRTEM图像。e) G-TiO2/TiN三元异质结构的相应元素图。比例尺：500 nm (c)、5 nm (d) 和 100 nm (e)。
 
 
Figure 2. a) G-TiO2/TiN@S、TiO2/TiN@S和TiO2@S阴极的典型CV曲线。b,c) Tafel 图。d) 3 mV s-1 和 e) 50 mV s-1下，对称电池的CV曲线。f) 恒电位放电曲线。g) SEM 图像。比例尺：5 µm (g)。
 
  Figure 3. a)倍率性能。在 b) 0.3、c) 2.0 和 5.0 C下的循环性能。d) 原位XRD研究的测试装置示意图。e) G-TiO2/TiN@S阴极在0.3 C时的第一次放电曲线。f) G@S和G-TiO2/TiN@S作为正极时，负极侧的 Li2S 相演变。
 
  
Figure 4. a) 0.1 C下，G-TiO2/TiN@S正极的循环性能。b) 0.5 C和1.0 C下，G-TiO2/TiN@S 正极的循环性能。c) G-TiO2/TiN@S正极在0.05 C下的循环性能。d) G-TiO2/TiN@S正极的横截面 SEM 图像和相应的元素图。e) 与其他报道的钛基硫主体相比，高负载G-TiO2/TiN@S正极的面积容量。f-h) 演示处于各种弯曲状态以连续点亮LED指示灯的Li-S软包电池。比例尺：100 µm (d)，插图：150 µm。
 
       相关研究成果于2021年由苏州大学Jingyu Sun课题组，发表在Adv. Funct. Mater.（DOI: 10.1002/adfm.202100586）上。原文：A Robust Ternary Heterostructured Electrocatalyst with Conformal Graphene Chainmail for Expediting Bi-Directional Sulfur Redox in Li–S Batteries。

转自《石墨烯杂志》公众号