​武大AFM: RSOC原位溶出四元合金纳米颗粒，实现CO2-CO相互转化

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​武大AFM: RSOC原位溶出四元合金纳米颗粒，实现CO2-CO相互转化
可逆固体氧化物电池(RSOC)作为一种高效的储能和转换装置，它可以利用固体氧化物电解池(SOEC)模式将CO2电解成CO并储存电能，同时也能够在固态氧化物燃料电池(SOFC)模式下将CO燃料转化为电能，从而有效地实现转炉煤气的高效利用。但是，RSOC的一个关键的技术挑战是缺乏具有催化活性和耐碳性的燃料电极；另一方面是活性界面缺乏快速的动力学和氧化还原稳定性。
​武大AFM: RSOC原位溶出四元合金纳米颗粒，实现CO2-CO相互转化
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为了解决这些问题，武汉大学定明月、顾向奎和王瑶等报道了一种用原位溶出Fe-Co-Ni-Cu四元合金纳米颗粒修饰的Sr2Fe1.0Co0.2Ni0.2Cu0.2Mo0.4O6-δ钙钛矿(QA@SFO)基体组成的燃料电极。在还原气氛下，四元合金的析出伴随着由双钙钛矿到层状钙钛矿的结构转变，形成界面结构，其中合金纳米颗粒被强烈地钉在具有丰富氧空位的基体上。在电化学方面，QA@SFO界面提供的高活性位点极大地提高了CO2-CO相互转化的动力学性能，并且在1.3 V和800 °C下能够连续稳定运行超300小时。
​武大AFM: RSOC原位溶出四元合金纳米颗粒，实现CO2-CO相互转化
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结合实验和理论计算，富含氧空位的QA@SFO界面上的CO2-CO转化反应分为两个阶段：过渡金属的还原排出形成QA NPs，以及NPs对CO2-CO转化的协同活性和稳定性。一方面，活性金属阳离子在还原气氛中逐渐从本体向表面或近表面扩散，其逐渐还原和排出将导致金属聚合并通过局部近表面迁移形成纳米粒子；另一方面，Co和Cu的优先溶解促进了纳米粒子与基体的牢固结合，为催化循环提供了一个强有力的界面，改善了材料的稳定性。
此外，外层Fe和Ni元素的暴露为反应提供了丰富的活性中心，促进了CO2的转化。综合以上结果，QA的析出具有明显的优势，因此该系统具有比纯钙钛矿更优良的CO2-CO相互转化性能。
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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