这篇论文报道了一种通过原位热驱动径向异相演化策略制备的δ-Bi₂O₃-Ovs/Bi@CNFs复合材料，并将其作为高效催化剂应用于锂硫电池的正极。该工作利用造纸黑液中的木质素衍生碳纳米纤维作为载体，通过电纺丝、溶剂热反应及原位碳热还原过程，成功构建了富含氧空位且具有径向梯度异质结结构的功能材料。该材料能够精细调控p区铋元素的6p轨道电子占据，进而优化其p带中心位置，实现了对多硫化锂从强吸附到适度吸附的转变，有效缓解了穿梭效应并显著加速了硫氧化还原反应动力学。实验结果表明，基于该催化剂的锂硫电池展现出优异的倍率性能和循环稳定性，在1.0C倍率下循环1000次后仍保持580mAh g⁻¹的比容量，每圈容量衰减率仅为0.039%。此外，研究团队成功组装了容量为1.8Ah的软包电池，其质量能量密度达到377Wh kg⁻¹，并成功应用于无人机飞行演示，验证了其实际应用潜力。
文章的DFT计算部分深入揭示了材料电子结构与催化性能之间的内在关联。计算结果表明，δ-Bi₂O₃-Ovs/Bi异质结界面处的电荷重分布诱导了内置电场的形成，促进了界面电荷转移。通过态密度和能带结构分析发现，异质结的构建使得费米能级附近出现了显著的隙态，赋予了材料类金属的导电特性。对铋的6p轨道分析显示，异质结中铋的p带中心位于-3.92eV，相较于δ-Bi₂O₃和单质铋发生了负移，这一变化降低了对多硫化锂的吸附能，使其达到适中的水平，从而优化了吸附-催化-脱附的动态平衡。差分电荷密度和电子局域函数进一步证实了异质结界面处存在明显的电子相互作用。此外，计算得到的锂离子扩散能垒在异质结结构中显著降低，结合功函数差异分析，明确了界面处自发的电子转移路径及由此产生的内置电场方向，这些因素共同促进了反应动力学提升，为理解催化增强机制提供了坚实的理论依据。
In Situ Thermally-Driven Radial Heterophase Evolution of
?-Bi2O3 Modulates the p-Block Bi 6p Orbitals and p-Band
Center for Enhancing Sulfur Redox Reactions
文章的DFT计算部分深入揭示了材料电子结构与催化性能之间的内在关联。计算结果表明，δ-Bi₂O₃-Ovs/Bi异质结界面处的电荷重分布诱导了内置电场的形成，促进了界面电荷转移。通过态密度和能带结构分析发现，异质结的构建使得费米能级附近出现了显著的隙态，赋予了材料类金属的导电特性。对铋的6p轨道分析显示，异质结中铋的p带中心位于-3.92eV，相较于δ-Bi₂O₃和单质铋发生了负移，这一变化降低了对多硫化锂的吸附能，使其达到适中的水平，从而优化了吸附-催化-脱附的动态平衡。差分电荷密度和电子局域函数进一步证实了异质结界面处存在明显的电子相互作用。此外，计算得到的锂离子扩散能垒在异质结结构中显著降低，结合功函数差异分析，明确了界面处自发的电子转移路径及由此产生的内置电场方向，这些因素共同促进了反应动力学提升，为理解催化增强机制提供了坚实的理论依据。
In Situ Thermally-Driven Radial Heterophase Evolution of
?-Bi2O3 Modulates the p-Block Bi 6p Orbitals and p-Band
Center for Enhancing Sulfur Redox Reactions
