2021年11月4日，我室徐茂文教授团队在国际知名期刊《Nature Communications》在线发表了题为“A Fe3N/carbon composite electrocatalyst for effective polysulfides regulation in roomtemperature Na-S batteries”论文。我校博士后戚钰若为该论文的第一作者，徐茂文教授为最后通讯作者。

本篇论文报道利用细菌纤维素的多层网络结构，并采用氨气处理引入丰富的含氮官能团及多层级孔道结构，以实现高达85wt.%的载硫量，并且可以缓解硫的团聚及循环过程中的体积膨胀。此外，Fe3N量子点及掺杂的N原子能提高碳纤维的电子电导，同时可以通过Na-N和Fe-S键对多硫化物表现出极强的亲和力，有效地抑制了多硫化物的穿梭。

DFT计算结果表明，Fe3N对Na2S表现出极强的分子吸附，能将其有效锚定，而Fe3N对其他高阶多硫化物发生解离吸附过程，能够提高电池的反应动力学，减少多硫化物溶解，从而提高循环性能。AIMD模拟显示，在解离过程中，Na2S8的所有S原子在~9.53 ps内吸附在Fe3N表面，Na2S8分子完全解离，S原子和Fe3N之间形成新的键合作用。

基于以上设计，即使在硫负载量为85wt.%的情况下，该钠硫电池表现出优异的电化学性能。并且，在较低的电解液体积/硫质量比（7.27 uL mg-1）时，可逆比容量仍然能达到810 mA h g−1。更值得一提的是，该正极可用作自支撑电极，Fe3N-NMCN基质也可推广到其他多电子氧化还原材料中。

该工作是徐茂文教授团队继2020年发表在Nature Communications(2020, 11, 5242)有关室温钠硫电池的又一研究成果。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26631-y