大连理工大学张凤祥教授团队在ChemSusChem期刊发文对MXene@WS₂莫特-肖特基异质结的结构和热力学及在超稳定锂硫电池中的应用进行了解析，证明异质结材料可以有效缓解多硫化物的穿梭效应，改善锂硫电池的电化学性能。

锂硫电池由于具有高能量密度、高理论容量、制备成本低廉以及环境友好等诸多优点，被认为是下一代动力锂电池体系的发展方向。然而，可溶性多硫化物的穿梭效应和缓慢的氧化还原反应动力学导致锂硫电池活性材料损失、库伦效率降低、循环寿命缩短，严重制约了锂硫电池的商业化进程。因此，寻找一种具有高导电性、优异的吸附/催化能力的催化剂已刻不容缓。

该团队利用正负电荷的静电吸引作用通过一步水热法在MXene片层表面生长WS₂纳米片，构建出MXene@WS₂莫特-肖特基异质结，并将其应用于锂硫电池的隔膜修饰。SEM、TEM、UPS、XPS等测试结果证明MXene和WS₂之间存在异质界面和能带差异，两相接触时会形成化学键并生成异质结。异质结不仅可以将单相材料的导电性、吸附能力和催化作用集于一体，还可以提供更多的吸附/催化活性位点。通过态密度计算发现在MXene上引入WS₂，可以改变电子特性，增强离子/电子转移能力，有利于提高催化剂的电化学性能。密度泛函理论计算证明MXene@WS₂对多硫化物具有最佳的吸附能，说明内置电场的存在可以降低多硫化物反应能垒，从而提高对多硫化物的吸附能力，并进一步加速其转化。之后，对等体积材料随温度变化的热力学性质进行模拟分析，结果发现该异质结在吸附多硫化物前后的熵、比热容、焓和自由能等热力学参数随温度的变化最小，证明MXene@WS₂在多硫化物环境中具有优异的稳定性，这有利于提高电池的循环寿命。采用MXene@WS₂异质结修饰隔膜组装的锂硫电池具有优异的循环稳定性（2 C电流密度下，经过2000次充放电后，平均每个循环的比容量衰减率仅为0.0286%）。即使提高硫载量至6.3 mg cm^-2，在0.3 C电流密度下循环240次后，MXene@WS₂电池的比容量保持率仍为60%，表明该异质结具有良好的实际应用能力。这项工作对MXene@WS₂异质结的结构和热力学及其在高性能锂硫电池中的应用前景提供了更深入的见解，为莫特-肖特基异质结的合理设计及应用提供了新灵感。