近日，麻花星空天美视频物质科学学院奚修安课题组与深圳大学骆静利教授合作，在固体氧化物电解电池（SOEC）钙钛矿阴极材料方面取得新进展。研究团队提出了一种通过B位Ga掺杂调控Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ (SFM) 材料B-O共价杂化和自旋态的设计策略，有效抑制了Sr偏析并显著提升了CO2电解性能。相关研究成果以“”为题发表在国际权威期刊Advanced Functional Materials上。
麻花星空天美视频物质科学学院为第一通讯单位。论文第一作者为麻花星空天美视频-南方科技大学联培研究生席勇；通讯作者为麻花星空天美视频奚修安研究员、深圳大学骆静利教授和麻花星空天美视频-清华大学联培博士后程俊。
固体氧化物电解池（SOEC）因其高能效和与可再生能源的良好兼容性，被认为是实现碳循环经济和减少温室气体排放的关键技术。然而，阴极的催化活性不足和长期稳定性差是制约SOEC实际应用的主要瓶颈。Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ（厂贵惭）因其优异的混合离子-电子导电性而备受关注，但其在颁翱2电解中的性能受到础位厂谤偏析和催化活性不足的限制。因此，开发兼具高活性和高稳定性的新型阴极材料至关重要。
该研究提出了一种通过B位Ga掺杂调控SFM电子结构与自旋态的设计策略。Ga的引入有效降低了B-O键能，促进了氧空位的形成，同时抑制了高温下Mo的挥发和Sr的偏析。实验与理论计算表明，Ga掺杂增强了Fe-3d与O-2p的轨道杂化，使Fe和O的能带中心向费米能级移动，显著提升了材料的电子和氧离子电导率。更重要的是，??Fe M?ssbauer谱显示，Ga掺杂将高自旋Fe??的比例从15.97%提升至36.57%，优化了Fe eg轨道的电子占据，接近颁翱2还原反应的最佳理论值（≈1.2），从而增强了对颁翱2中间体的吸附与活化能力。
电化学测试表明，采用SFMGa阴极的单电池在800 °C、1.5 V下电流密度达到2.11 A·cm-2，较未掺杂SFM提升了41%；在0.8 A·cm??下稳定运行超过220小时，表现出优异的长期稳定性。该研究为高性能SOEC阴极材料的理性设计提供了新的范式，即通过B位阳离子掺杂同时调控局域电子构型与自旋态，为开发高效、稳定的钙钛矿阴极材料开辟了新路径。
骋补掺杂优化厂贵惭阴极的贵别-翱共价杂化和贵别自旋态提升颁翱2电解性能
