二維（2D）過渡金屬二氯化物（TMDCs）和單原子催化劑（SACs）因其層狀結構和最大的原子利用效率而成為有前途的能源轉換/儲存電極。然而，這種兩類材料的結合以及相關的鈉存儲應用仍然是艱巨的挑戰(zhàn)。

圖1 SA Co-MoS₂/C的合成示意

武漢大學史建平等設計了一個巧妙的以硅藻土為模板的合成策略，來制備單原子鈷摻雜的MoS₂/碳（SA Co-MoS₂/C）復合材料，以實現(xiàn)高性能的鈉存儲。

SA Co-MoS₂/C作為鈉離子電池(SIBs)負極的優(yōu)勢可以總結為以下幾點：

（1）硅藻土獨特的生物形態(tài)結構為合成高負載的Co單原子提供了豐富的錨定位點；

（2）Co摻雜改變了MoS₂的電子結構，提高了導電性，并促進了Na原子的遷移；

（3）SA Co-MoS₂/C的分層結構和足夠的孔隙率有助于穩(wěn)定結構，緩沖充電/放電過程中的體積膨脹。

圖2 SA Co-MoS₂/C的電化學性能

得益于獨特的分層結構、高電子/鈉離子傳導性和豐富的活性位點，所獲得的SA Co-MoS₂/C表現(xiàn)出顯著的比容量（0.1 A g^-1時為604.0 mAh g^-1）、高倍率性能和出色的長循環(huán)穩(wěn)定性。

特別是由SA Co-MoS₂/C負極和Na₃V₂(PO₄)₃正極組成的鈉離子全電池表現(xiàn)出驚人的穩(wěn)定性，循環(huán)次數(shù)超過1200次。此外，作者借助密度函數(shù)理論計算和原位實驗表征，闡明了其內部鈉存儲機制。

這項工作不僅代表了在二維TMDCs上合成SACs方面的重大飛躍，而且為鈉離子電池的實際應用提供了關鍵的一步。

圖3 鈉離子全電池性能

Diatomite-Templated Synthesis of Single-Atom Cobalt-Doped MoS2/Carbon Composites to Boost Sodium Storage. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202211690