苏大孙靖宇封面文章：生物模板诱导制备缺陷丰富的VS2双功能电极材料

过渡金属硫族化合物的出现，促进了能量存储和转换领域的蓬勃发展。特别是过渡金属硫化物具有良好的导电性、优异的催化活性、较大的层间距及廉价易得等特点，使它们在电池和电催化等相关应用中大放异彩。

近年来，人们对牺牲模板法进行材料合成的兴趣日益浓厚，这涵盖了从合成方案设计到生长机制研究。到目前为止，对各种过渡金属硫化物的生物模板诱导制备的系统研究尚未见诸报道。

该工作提出了一种生物牺牲模板化策略，以规模化合成多种过渡金属硫化物。

Bio-templated formation of defect-abundant VS 2 and other transition metal sulfides is achieved in a scalable and generic manner. Thus-fabricated VS 2 holds promise for multifunctional applications in the realm of energy conversion and storages.

近期， 苏州大学孙靖宇教授课题组 联合河南师范大学、深圳大学研究团队构建了富含缺陷、具有丰富活性位点的VS 2 ，即利用环境友好、成本低廉的生物质二氧化硅做模板，VS 2 或其他过渡金属硫化物（例如：MoS 2 、CoS 2 、WS 2 ）在模板上保形生长，继承模板的形态特征，以赋予合成产物丰富的缺陷。

通过实验研究与理论模拟，这种生物模板法衍生的VS 2 结构富集活性位点/硫空位将对电催化析氢反应产生积极影响；该工作进一步证明，VS 2 良好的导电性和高暴露位点利于开发锂硫电池的高效宿主添加剂。

该工作以低成本、大规模、可扩展的方式控制合成了富含缺陷的过渡金属硫化物，有望在多个能源领域中应用。

该论文“ Bio-templated formation of defect-abundant VS 2 as a bifunctional material toward high-performance hydrogen evolution reactions and lithium−sulfur batteries ” 发表在 Journal of Energy Chemistry 期刊上， 第一作者为河南师范大学硕士研究生郭天琪、苏州大学博士研究生宋英泽以及博士后研究员孙中体博士（共同一作） 。

如图3、4所示，通过LSV、EIS等实验测试，表明富含缺陷、暴露活性位点的模板化VS 2 的电催化析氢性能优于无模板的VS 2 。我们基于DFT计算模拟，表明多孔缺陷的VS 2 能够赋予更大的ECSA和更多的活性边缘位点暴露以提高电催化活性。缺陷VS 2 的自由能值为0.38 eV，未模板化合成的VS 2 的自由能值为-0.50 eV，皆证明模板化VS 2 具有更好的催化活性。

图3. 在0.5 M H 2 SO 4 中电催化析氢性能。

图4. 关于富含缺陷的VS 2 HER的理论计算。（a）带有S空位缺陷的生物模板化VS 2 （011）平面中HER催化活性的示意图。（b）计算不同VS 2 结构下的自由能图，插图显示缺陷VS 2 和无模板VS 2 模型上的氢吸附。灰色、黄色和白色的球分别表示V、S和H原子。

在锂硫电池中，S@G/VS 2 具有较为出色的倍率性能（在1C和2C时分别为~901 mAh g−1和688 mAh g−1）和更好的循环稳定性（在1C时500次循环后保持~442mAh g−1）。

图5. 锂硫电池中S@G/VS 2 和S@G的电化学性能。

综上所述，该工作通过生物质模板，可大规模控制合成出富含缺陷VS 2 或其他过渡金属硫化物，有效地提高了电催化析氢性能以及锂硫电池的电化学性能，为能源存储与转化领域中规模化的硫化物制备提供了新的见解。