在各种新兴的储能技术中，依赖于转化型机制的锂硫（Li-S）电池因其较高的理论能量密度、成本效益和环境可持续性而被视为下一代应用的有希望的候选者[[1], [2], [3]]。与传统以单相固态反应为主的锂离子电池不同，Li-S电池经历了一个复杂的多阶段氧化还原过程，涉及硫逐步转化为长链锂多硫化物（Li?S?，4≤x≤8），最终形成固态锂硫化物（Li?S）[3,4]。这种多阶段转化带来了两个明显的动力学瓶颈：在早期阶段（Li?S? → Li?S?），长链锂多硫化物的高溶解度和迁移性导致了著名的穿梭效应；而在后期阶段（Li?S? → Li?S），界面电子/离子传输的缓慢阻碍了固态Li?S的形成[[5], [6], [7]]。这些阶段性限制严重影响了硫的利用率和循环稳定性，对实际Li-S电池的发展构成了重大挑战。
为了克服上述挑战，已将基于精心设计材料的各种催化策略整合到硫正极中，旨在抑制穿梭效应并提高界面离子/电子传输[[8], [9], [10]]。例如，协同催化利用双重活性位点来协同调节多硫化物的吸附和转化[11],[12]；选择性催化通过位点特异性调节来抑制不希望出现的中间体并促进有利反应[13]；自催化利用原位生成的Li?S?/Li?S的催化活性来加速Li?S的成核和分解[14,15]。尽管已经取得了显著的性能提升，但由于Li-S电池中硫氧化还原反应的复杂性和多步骤性质，上述催化方法通常仍然存在强烈的阶段性选择性和有限的适应性，难以在整个反应过程中实现高效催化[[16], [17], [18]]。在这种情况下，构建具有动态和自适应能力的催化系统是一种有前景的策略，可以促进整个反应动力学，从而提高Li-S电池的电化学性能。此外，自适应动态催化策略强调根据硫物种的变化实时调节物理化学性质，无论是在宏观结构还是在微观活性位点层次[19,20]。由于这些优势，自适应催化策略可以实现不同硫物种的阶段性催化调控，从而实现硫转化过程各个阶段的高效和全面催化。
值得一提的是，实现自适应动态催化需要电催化剂经历动态结构演变，实时调节其电子结构，并表现出出色的可逆性，以适应硫物种的逐步转化。为了满足这些要求，原位拓扑变换被认为是一种有效的方法，可以通过锂诱导的电子结构和晶格演变来动态调节催化活性[[21], [22], [23]]。具体来说，电催化剂的可逆锂化和脱锂不仅能够驱动晶格框架的拓扑变化，还能调节活性位点的电子状态和能带结构[23,24]。这种原位拓扑变换使得电催化剂属性能够连续、自适应且可逆地调节，从而精确匹配不同阶段硫物种的变化配置。因此，这种催化策略可以有效优化多硫化物的吸附，并在整个多步骤硫氧化还原反应过程中提高界面电子/离子传输动力学。
为了概念验证自适应催化策略，选择了二氧化钛（TiS?）作为模型电催化剂，研究其对Li-S电池多硫化物转化的阶段性催化行为。我们证明，TiS?的原位锂化（TiS? → Li?.?TiS? → LiTiS?）诱导了能带结构和电子密度的逐步调节，动态匹配了放电过程中Li?S?的能量水平。具体来说，放电过程中TiS?的3d能带中心始终略高于Li?S?的能带中心，为电子从TiS?向Li?S?的方向性转移提供了合适的驱动力，从而促进了阶梯式还原反应。同时，放电过程中Ti 3d和S 3p态之间的轨道重叠逐渐减小，早期阶段选择性地吸附长链Li?S?，同时避免了与短链Li?S?的过度结合。此外，TiS?逐渐富集的3d电子态增加了界面电荷密度，显著改善了缓慢的液固转化（Li?S? → Li?S）过程中的界面电子转移动力学。因此，TiS?实现了动态和阶段特异性的自适应催化，加速了Li-S电池的液-液和液-固转化。得益于自适应催化机制，使用TiS?电催化剂组装的Li-S电池表现出高的电化学性能和长循环寿命。即使在8.02 mg cm?2的高硫负载下，电池也表现出9.9 mAh cm?2的初始面积容量和80次循环后的93.1%的容量保持率。这项工作为设计储能系统的自适应电催化剂建立了概念框架，并为其他复杂多步骤电化学反应的动态催化策略的开发提供了有益的指导。
