Li-CO₂电池因其高能量密度(1876 W h kg^-1)和低平衡电位(2.88 V)而引起了广泛关注。二维过渡金属二硫属化物(TMDCs)显示出作为Li-CO₂电池高效催化剂的巨大潜力，然而，TMDCs的基面工程用于Li-CO₂电池的双功能催化剂仍然知之甚少。

在此，清华大学成会明、周光敏、邹小龙等在理论计算的指导下制备了一种改性的ReS₂(NSV-ReS₂(5)/CP)，作为双功能Li-CO₂电池双功能(CO₂RR和CO₂ER)催化剂。

研究人员首先通过理论计算得知，原始MS₂的基面表现出较差的CO₂RR和CO₂ER动力学，N掺杂剂或S空位中心可以改善对不同物质的吸附，导致适度的CO₂RR和CO₂ER动力学。因此，研究人员在ReS₂基面上实现可控的N掺杂和S空位产生，而优化的NSV-ReS₂(5)/CP在20 μA cm^-2电流密度下实现了0.66 V的超小电压间隙和81.1%的超高能量效率。

面内S空位和N掺杂中心对CO₂RR和CO₂ER活性的提高具有互补作用：亲核N中心影响与中间体中Li原子的相互作用，而亲电子S空位中心影响与中间体中C或O原子的相互作用。

因此，面内亲核N掺杂剂和亲电S空位双中心与*LiCO₂和*Li₂CO₂中间体以及Li₂CO₃产生合适的相互作用，导致限速步骤的能量势垒很小。这种出色的双功能催化剂可产生高度可逆的转化反应，电压差小，能效高；亲电中心和亲核中心的共存导致Li-CO₂电池双功能催化剂具有优异性能。

Designing Electrophilic and Nucleophilic Dual Centers in the ReS₂ Plane toward Efficient Bifunctional Catalysts for Li-CO₂ Batteries. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.1c12096