金属纳米颗粒在还原气氛下可以通过原位脱溶固定在钙钛矿上，从而为用于固体氧化物电解槽的CO₂电解提供了具有催化活性的金属/氧化物界面。然而，由于掺杂阳离子在块体钙钛矿中扩散缓慢，要获得丰富的金属/氧化物界面仍然极具挑战性。

近日，中科院大连化物所汪国雄研究员报道了提出了一种通过反复氧化还原操作富集表面下的活性Ru来促进RuFe合金NPs在Sr₂Fe_1.4Ru_0.1Mo_0.5O_6−δ（SFRuM）钙钛矿表面脱溶的策略。

文章要点

1）研究人员采用原位扫描透射电子显微镜（STEM）结合能谱仪（EDS）和电子能量损失谱（EELS），结合原位X射线衍射（XRD）和密度泛函理论（DFT）计算，研究了SFRuM钙钛矿在还原和氧化气氛下的原子级动态结构演化。在还原气氛下，Ru原子优先析出形成锚定在SFRuM表面的Ru纳米颗粒，然后Fe原子迁移到Ru纳米颗粒表面生成RuFe金属间化合物合金。而在氧化性气氛下，RuFe合金中的Fe原子优先被氧化并迁移回钙钛矿，随后Ru原子又迁移回表面偏置的B位。Fe物种可以可逆地起到“模板剂”的作用，将Ru原子从钙钛矿中拉出。反复的氧化还原操作导致Ru在SFRuM钙钛矿表面下富集，从而促进RuFe合金NPs在还原气氛下大量脱溶。

2）经过4次氧化还原处理后，脱溶的RuFe合金NPs的密度达到21000个颗粒μm⁻²，是第一次还原处理后的3.6倍，而RuFe合金NPs的尺寸基本保持不变。

3）原位生长的RuFe@SFRuM界面促进了SOEC中CO₂的吸附，提高了SOEC中CO₂的电解性能，并在1000 h内保持了令人印象深刻的稳定性。

参考文献

Lv, H., Lin, L., Zhang, X. et al. Promoting exsolution of RuFe alloy nanoparticles on Sr₂Fe_1.4Ru_0.1Mo_0.5O_6−δ via repeated redox manipulations for CO₂ electrolysis. Nat Commun 12, 5665 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-26001-8

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26001-8