Nature子刊：钙钛矿B位点补充策略改善溶出纳米粒子稳定性

具有外溶纳米粒子(P-eNs)的钙钛矿在固体氧化物电解池中具有巨大的二氧化碳(CO₂)还原潜力。尽管最近在促进B位阳离子脱溶以增强催化活性方面取得了成就，但P-eN在高电压下的不令人满意的稳定性极大地阻碍了它们的实际应用，并且该问题尚未阐明。

在这项研究中，艾伯塔大学埃德蒙顿分校、深圳大学骆静利等人揭示了钙钛矿支架中B位空位的形成是导致P-eNs降解的主要因素。然后，我们通过使用外国铁源微调还原的Sr₂Fe_1.3Ni_0.2Mo_0.5O_6-δ的B位补充来解决这个问题，从而实现了坚固的钙钛矿支架和延长的稳定性能。此外，还提出了从钙钛矿结构稳定性角度的降解机制，以了解性能下降的根源。B位补充赋予P-eNs成为二氧化碳减排的有吸引力的电催化剂的能力，更广泛地说，用于其他能量存储和转换系统。

为了在脱溶过程中重新占据减少的SFNM支架的B位空位，应选择适当的填充剂来启动TIE过程。为此，通过DFT模拟计算了SFNM B位Ni、Fe和Mo的共偏析能，分别为-2.26 eV、-1.46 eV和-1.06 eV（图1a）。这表明Fe比Mo更有利地溶解，但不如Ni有利。考虑到TIE是由客体离子和主体离子之间的共分离差异驱动的，客体Fe↔主体Ni (-0.79 eV)和客体Fe↔主体Fe (0 eV)的交换在热力学上比客体更有利当在SFNM基底表面引入外部Fe离子时，Fe↔主体Mo（0.40 eV）（图 1b），表明将客体Fe重新填充到B位空位和Fe-Ni合金外溶的可行性。在 DFT 计算的指导下，在图1c中概括了两种不同的排除路径以进行示意图说明。路线i描绘了在客体Fe-SFNM复合物上引发的TIE辅助脱溶，而传统对应物显示为路线ii。在TIE辅助方法中，外来Fe离子最初通过冷冻干燥沉积在钙钛矿表面（补充图 1），然后将结合到剩余的B位空位中，伴随着主体 Ni和还原后的Fe（方程式 4）。

Bo-Wen Zhang, Meng-Nan Zhu, Min-Rui Gao, Xiuan Xi, Nanqi Duan, Zhou Chen, Ren-Fei Feng, Hongbo Zeng & Jing-Li Luo. Boosting the stability of perovskites with exsolved nanoparticles by B-site supplement mechanism. Nature Communications 2022

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32393-y

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