JACS：面内电子金属-载体相互作用实现Ni单原子高效硫催化

本文报道了一类面内电子金属-载体相互作用（IP-EMSI）机制，用于揭示Ni单原子催化剂（SANi）在锂硫电池（LSBs）中高效催化活性的真正来源。研究背景在于传统NiN₄配位构型因Ni处于非自旋极化态、d轨道全满而无法与多硫化锂形成有效的Ni-S键。研究目的是系统评估十种可能的Ni-N-C配位模型，并寻找高效催化构型。结论发现低配位的NiN₂-3构型通过IP-EMSI与量子自旋交换相互作用（QSEI）诱导Ni d电子发生自旋极化重排，建立电子中继通道，实现Ni-S键的动态稳定。该构型表现出优异性能：对Li₂S₆和Li₂S的吸附能分别为-1.83 eV和-2.84 eV，硫还原反应决速步能垒低至0.78 eV，Li₂S分解能垒为1.25 eV。进一步结合稀疏识别符号回归方法，构建了包含dyz↓、d带中心、N-Ni-N键角及氮原子数的多维描述符，揭示了催化活性受Ni d电子结构、配位数及几何构型的协同调控。