日前，理学院赵孝先教授团队在化学领域顶级期刊Angewandte Chemie International Edition (IF 16.6)上发表了题为“MoS₂ Hollow Multishelled Nanospheres Doped Fe Single Atoms Capable of Fast Phase Transformation for Fast-charging Na-ion Batteries”的研究论文，第一作者为河北农业大学硕士研究生张慧、太原理工大学的张少程和燕山大学的郭柏玉，通讯作者为河北农业大学赵孝先教授、燕山大学唐永福教授、中国科学院过程工程研究所王江艳研究员，河北农业大学为第一完成单位。该成果的发表有利于进一步增强我校在化学、材料领域的学术影响力。

该研究采用改进的次序模板法结合化学刻蚀和组分调控首次设计了一种Fe单原子掺杂的MoS₂空心多壳层结构(Fe-M-HoMS)作为钠离子电池负极材料。MoS₂中的Fe单原子促进了电子转移，并且独特的HoMS结构缩短了电荷扩散路径，从而获得了优异的倍率性能。Fe单原子对Na⁺的强吸附和自催化作用有利于2H和1T之间的可逆转化，以及从Na_xMoS₂到Mo和Na₂S的可逆转化。此外，结合HoMS对循环过程中体积变化的缓冲作用提高了循环稳定性。通过密度泛函理论计算(DFT)证实了Fe单原子的引入减小了2H和1T的带隙，有利于电子的转移。

作为钠离子电池的负极材料，Fe-M-HoMS具有高的比容量、优异的倍率性能和循环稳定性。这种精心设计的催化位点修饰HoMS也为实现其他“快速充电”的高能量密度可充电电池提供了一种新策略。

赵孝先是我校太行学者三层次引进人才，一直致力于无机多功能储能纳米材料的设计、合成及应用研究，近5年赵孝先课题组在能源材料化学方向取得连续突破，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Sci.、Energy Stor. Mater.、J. Energy Chem.等高水平期刊发表论文40多篇，他引次数1200余次。

以上工作得到了国家自然科学基金项目(22105059, 22279112)，河北省高校青年拔尖人才基金项目(BJK2022023)，河北省自然科学基金项目(B2023204006)，河北省人才培养项目(B20231004)的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202400285