Isotope‐Labeling Inspired Lattice‐Inherited Rhenium Single‐Atom Regulating Local Electronic Microenvironment of Dual‐Phase MoS 2 /MoP Nanotubes for Accelerated Sulfur Redox Kinetics

多硫化物 材料科学 异质结 氧化还原 离域电子 催化作用 硫黄 纳米技术 扩散 碳纳米管 密度泛函理论 化学物理 化学工程 电子 未成对电子 降级(电信) 半导体 动力学 阴极发光 溶解 对偶(语法数字) 电子传输链 电子结构 碳纤维
作者
He Jiang,Miao Yu,Fangyi Chu,Xuri Wang,Xiangcun Li,Xiaobin Jiang,Gaohong He
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (23): e72910-e72910
标识
DOI:10.1002/adma.72910
摘要

ABSTRACT Simultaneously regulating the local electronic microenvironment of dual phases in heterostructures remains a significant challenge. Herein, we propose a lattice‐inherited single‐atom strategy to construct Re‐doped MoS 2 /MoP dual phases, where Re atoms remain atomically dispersed throughout the MoS 2 to MoP transformation. This strategy enables concurrent regulation of the diffusion of MoS 2 and catalytic MoP phases, thereby overcoming the intrinsic adsorption, diffusion, and catalytic limitations of individual phases in conventional dual‐phase heterostructures. DFT calculations reveal that, in Re‐MoS 2 , Re incorporation induces reconfiguration of surface S 3 p orbitals, weakening Li‐S orbital overlap and lowering Li + diffusion barrier. In Re‐MoP, unpaired delocalized electrons upshift the d ‐band center and strengthen interfacial charge coupling, thereby accelerating polysulfide redox kinetics. Meanwhile, the dual‐phase distribution of Re atoms enhances the built‐in electric field, promoting directional polysulfide migration toward catalytic domains. Structurally, the constructed hetero‐nanotube catalysts, featuring ultrathin Re‐doped MoS 2 /MoP coaxially encapsulating carbon nanotubes, ensure intimate face‐to‐face contact and efficient electron transport. The cell exhibits remarkable cycling stability (0.035% decay over 1000 cycles at 5 C) and achieves a high areal capacity of 9.16 mAh cm −2 at 10.59 mg cm −2 sulfur loading. This work opens a new avenue for enhancing heterostructure synergistic effects, extending beyond Li‐S batteries to other multi‐electron‐transfer systems.
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