清华大学深圳国际研究生院材料研究院成会明院士、周光敏副教授团队提出SACs和多硫化物种之间的d-p轨道杂化状态，可以作为筛选锂硫电池高性能SACs的可靠描述符。研究人员发现，当SACs吸附锂硫中间物（多硫化锂和硫化锂）时，SACs的d轨道与硫的p轨道之间的杂化状态，将改变吸附物的电子结构，进而影响活化过程。从晶体场理论出发，研究人员分析了从Sc到Cu共九种SACs的电子填充状态，发现原子序数较低的过渡金属元素（例如Ti）具有较少的填充反键态，预期表现出更有效的d-p杂化过程，进而更有效结合多硫化锂/硫化锂，降低多硫化锂还原和硫化锂氧化过程中的反应能垒。研究人员进一步采用一步氮配位法，实现了内嵌不同SACs（Mn、Cu、Cr、Ti）三维碳泡沫（SACs@CFs）的可控合成，有效防止单原子在电极制备过程中团聚。电化学性能测试与动力学分析表明，SATi可显著加快锂硫电池中的液固转换反应动力学，与计算结果吻合一致。相关成果以“Engineering d-p Orbital Hybridization in Single-Atom Metal-Embedded Three-Dimensional Electrodes for Li–S Batteries”为题发表在Advanced Materials上，并被遴选为当期背封面文章。