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可逆固體氧化物電池(RSOC)作為一種高效的儲能和轉換裝置，它可以利用固體氧化物電解池(SOEC)模式將CO₂電解成CO并儲存電能，同時也能夠在固態氧化物燃料電池(SOFC)模式下將CO燃料轉化為電能，從而有效地實現轉爐煤氣的高效利用。但是，RSOC的一個關鍵的技術挑戰是缺乏具有催化活性和耐碳性的燃料電極；另一方面是活性界面缺乏快速的動力學和氧化還原穩定性。

為了解決這些問題，武漢大學定明月、顧向奎和王瑤等報道了一種用原位溶出Fe-Co-Ni-Cu四元合金納米顆粒修飾的Sr₂Fe_1.0Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Mo_0.4O_6-δ鈣鈦礦(QA@SFO)基體組成的燃料電極。在還原氣氛下，四元合金的析出伴隨著由雙鈣鈦礦到層狀鈣鈦礦的結構轉變，形成界面結構，其中合金納米顆粒被強烈地釘在具有豐富氧空位的基體上。在電化學方面，QA@SFO界面提供的高活性位點極大地提高了CO₂-CO相互轉化的動力學性能，并且在1.3 V和800 °C下能夠連續穩定運行超300小時。

結合實驗和理論計算，富含氧空位的QA@SFO界面上的CO₂-CO轉化反應分為兩個階段：過渡金屬的還原排出形成QA NPs，以及NPs對CO₂-CO轉化的協同活性和穩定性。一方面，活性金屬陽離子在還原氣氛中逐漸從本體向表面或近表面擴散，其逐漸還原和排出將導致金屬聚合并通過局部近表面遷移形成納米粒子；另一方面，Co和Cu的優先溶解促進了納米粒子與基體的牢固結合，為催化循環提供了一個強有力的界面，改善了材料的穩定性。

此外，外層Fe和Ni元素的暴露為反應提供了豐富的活性中心，促進了CO₂的轉化。綜合以上結果，QA的析出具有明顯的優勢，因此該系統具有比純鈣鈦礦更優良的CO₂-CO相互轉化性能。

In situ exsolution of quaternary alloy nanoparticles for CO₂-CO mutual conversion using reversible solid oxide cells. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202403922

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?武大AFM: RSOC原位溶出四元合金納米顆粒，實現CO2-CO相互轉化

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