金属硫电池因其高理论容量、丰度和低成本而被认为是下一代技术。然而，中间体多硫化物难以处理的穿梭效应和硫还原反应的缓慢反应动力学(SRR)被认为是决定金属硫电池性能的主要因素，特别是锂-硫电池(LSBs)。最近的研究表明，调节催化剂的电子结构以增强电子去局域化，从而改变催化剂与靶产物之间的相互作用，是提高催化活性的关键策略之一。
基于电催化反应中的Sabatier原理，金属位点与LiPSs之间的结合强度应与LiPSs转化反应的性能呈火山型关系。过度的电子去局域化阻碍了催化剂与目标中间体有效相互作用，导致催化活性下降。很少有报道的研究关注催化剂的本征离域电子态，这可以在吸附能力和催化活性之间架起一座桥梁。因此，需要一种理想的模型催化剂来调节表面离域电子态，并构建LSBs中SRR的结构-活性关系。
近日，福州大学张久俊、颜蔚和左银泽等通过轴向配位工程成功构建了一种p区In基催化剂(In-SA/GaN)，其电子位移适中，对LiPSs表现出最佳的吸附和电催化活性。这种构型可以诱导In位点的电子转移到氮化镓(GaN)的N位点，从而重新排列电子结构，减少碳载体上In位点的电子位移。
具体而言，局部对称性从In-SA中的D4h下降到In-SA/GaN中的C4v，可以驱动反键态5s和5p明显上移到费米能以上，最终触发In位点周围的显著sp3d2杂化轨道和适当的电子去局域化，从而通过In位点的sp3d2杂化轨道与LiPSs中S原子的p轨道之间的杂化增强催化活性。
更重要的是，原位光谱分析结合理论计算证实，这种不寻常的sp3d2-p轨道杂化可以减少吸附构型中反键轨道的电子填充数，从而增强LiPSs的吸附能力，削弱LiPSs的S-S共价性，进一步降低SRR的能垒。
因此，用这种In-SA/GaN催化剂组装的LSBs在5C的高速率下表现出长期循环稳定性(超过800个循环)，容量衰减率仅为每个循环0.025%。即使在-10 °C的低温下，200次循环后仍可保持662 mAh g-1的比容量。堆叠袋式电池组装也具有稳定的循环性能，在100次循环后仍可提供超过600 mAh的放电容量。
Axial coordination regulating electronic delocalization of p-block In-N4 sites to accelerate sulfur reduction reaction. Advanced Functional Materials, 2025.DOI: 10.1002/adfm.202505204