乔世璋院士团队，新发Angew！

研究概述

固-固Zn-S氧化还原反应的动力学缓慢，严重阻碍了快速充电水系Zn-S电池（AZSBs）的实际能量密度和使用寿命。传统催化剂通常无法解决这些挑战，在快速充电条件下，硫的利用率和循环稳定性有限。

2025年5月4日，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋、叶超在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《High-Entropy Sulfides Catalyze Rate-Determining Redox in Fast-Charging Aqueous Zinc-Sulfur Batteries》的研究论文。

为了克服这一限制，作者提出了一种三步合成高熵硫化物（HES）纳米棒催化剂的方法，以加速Zn-S氧化还原过程中的速率决定步骤（RDS）。

Operando同步辐射粉末衍射、Operando同步辐射红外反射显微镜和Operando拉曼光谱表征显示，HES催化剂通过加速ZnS2向纤锌矿ZnS的RDS转化，提高了硫的利用率。

相比之下，使用低熵和中熵催化剂会生成副产物，包括S52-、S32-和SO32-。

此外，近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析表明，HES催化剂有效抑制了过渡金属的浸出效应和水系电解液的水分解，从而提高了循环稳定性。

因此，使用HES催化剂的AZSBs在20 A g-1的高电流密度下可实现超过4000次循环，每循环容量衰减仅为0.086%。

这种基于熵驱动的催化策略为开发稳定且快速充电的水系金属硫电池提供了一种有效的方法。

图文解读

图1：三步合成示意图及表征

图2：HES催化剂在Zn-S电池中的Operando同步辐射表征

图3：电化学性能测试

文献信息

High-Entropy Sulfides Catalyze Rate-Determining Redox in Fast-Charging Aqueous Zinc-Sulfur Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2025.https://doi.org/10.1002/anie.202503472

500+博士团队护航，助力50000+研究在Nature&Science正刊及子刊、Angew、AFM、JACS等顶级期刊发表！