고에너지 밀도를 가진 리튬-황 전지의 실용화는 용해성 리튬 폴리설파이드의 극심한 용해와 느린 산화 환원 속도 때문에 어려움을 겪고 있다. 이에 대한 실현 가능한 해결책으로 적합한 촉매 물질을 사용하여 리튬 폴리설파이드를 화학적으로 흡착하고 전환 동역학을 향상시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 세륨 기반의 극성 물질인 세륨 불화물과 세륨 산화물을 조사하여 적합한 화학 흡착 촉매를 탐색하고, 나아가 나노 RuO₂로 장식된 육각형 CeO₂ (NRHC)로 구성된 새로운 이종 구조의 전기 촉매를 개발하여 리튬 폴리설파이드 전환 동역학을 향상시켰다. 판 모양의 CeO₂ 에 RuO₂ 의 이종 성장은 두 물질의 격자 불일치로 인해 양전하를 띤 부위와 자유 전자를 제공하는 유익한 산소 공극을 유도하여 NRHC 의 리튬 폴리설파이드 흡착 능력을 높이고 향상된 전환 동역학을 나타내며 리튬 이온의 수송을 촉진할 수 있다. 또한, 전도성이 높은 RuO₂ 와 표면 산소 공극이 풍부한 CeO₂ 로 구성된 NRHC 이종 구조는 그 표면에서 리튬 폴리설파이드를 리튬 설파이드로 변환하는 '트랩-확산-변환' 과정을 효과적으로 향상시켰다. NRHC 의 시너지 촉매 특성의 이점을 활용하여 NRHC 개질 분리막을 사용한 리튬-황 전지는 1 C 의 높은 전류 밀도에서 우수한 사이클 특성을 나타냈다. 더욱이, 6.4 mg cm-2 의 높은 황 부하에서도 0.1 C 에서 4.5 mAh cm-2 이상의 높은 면적 용량을 달성하여 실용적인 적용 가능성을 입증했다. 본 연구는 리튬-황 전지의 개발을 방해하는 근본적인 장애물을 극복하기 위해 다기능 이종 구조 촉매의 산소 공공 공학에 대한 통찰을 제공할 뿐만 아니라 다양한 에너지 저장 시스템을 위한 고에너지 및 오래 지속되는 리튬-황 전지를 개발할 수 있는 새로운 경로를 제시한다.