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?駱靜利Nature子刊：B位補充機制立大功！大大提高具有外溶納米粒子鈣鈦礦的穩(wěn)定性

具有外溶納米粒子的鈣鈦礦(P-eNs)對于二氧化碳(CO₂)還原固體氧化物電解槽顯示出巨大的應用潛力。盡管在促進B位陽離子脫溶以增強催化活性方面取得了成就，但P-eN在高電壓下較差的穩(wěn)定性極大地阻礙了它們的實際應用，并且該問題尚未進行深入研究。基于此，阿爾伯塔大學駱靜利課題組選取雙鈣鈦礦Sr₂Fe_1.3Ni_0.2Mo_0.5O_6-δ(SFNM)為模型，詳細闡述鈣鈦礦支架結構變化對P-eNs穩(wěn)定性的影響。

控制A位缺陷或實施拓撲離子交換(TIE)有望成為調節(jié)SFNM中B位空位濃度的途徑。然而，由于SFNM中Sr位點缺陷(<5% mol)有限，無法通過控制A位點缺陷以在B位點外脫后重新填充空位，因此，研究人員采用TIE輔助脫溶來微調鈣鈦礦支架的B位占據(jù)，同時促進納米顆粒的形成。

為了啟動TIE輔助的脫溶，外來Fe離子因其相對較高的氧化還原穩(wěn)定性而成為B位填充劑的良好選擇。此外，密度泛函理論(DFT)結果證明了在SFNM中將客體Fe與主體Ni交換的可行性是由共偏析能量的差異驅動的。

通過簡便的凍干方法在SFNM支架表面引入均勻的客體Fe覆蓋層，然后將Fe補充到減少的SFNM中的B位空位中。因此，穩(wěn)健的Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ(SFM)具有減少的B位空位和Ni摻入，并伴隨著FeNi合金納米粒子的脫溶。

電化學測試和結構表征證實，將客體Fe摻入的SFNM的B位空位中導致鈣鈦礦具有更高的催化活性和穩(wěn)定性(尤其是當外部電壓≥1.6 V時)。此外，從短/通過長期穩(wěn)定性能和后期表征，從結構穩(wěn)定性的角度揭示了在高電位下添加/不添加B位點的還原型SFNM的降解機制。這些結果突出了結構堅固的鈣鈦礦支架結構對P-eNs在SOEC中穩(wěn)定催化CO₂還原的重要性，也為合理設計先進的多相P-eN和其他催化系統(tǒng)提供了范例。

Boosting The Stability of Perovskites with Exsolved Nanoparticles by B-site Supplement Mechanism. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32393-y

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