金属纳米粒子溶出并锚定在母体钙钛矿氧化物表面，可以大大增强高温（电）化学催化反应的活性和抗烧结稳定性。虽然使用传统的高温热还原引发的纳米粒子的溶出动力学缓慢，但使用电化学驱动力可以提高溶出速率。然而，所施加的电化学驱动力与溶出的纳米颗粒的空间密度之间的定量相关性仍然未知。

近日，西湖大学Qiyang Lu使用 La_0.43Ca_0.37Ti_0.94Ni_0.06O_3−δ (LCTN) 作为模型系统，在施加的偏压（电化学驱动力）和溶出的纳米粒子的统计数据（即密度和尺寸）之间建立了直接联系。

文章要点

1）为了定量评估电化学驱动力对演化的影响，传统方法需要在不同的施加电压下处理一系列样品。样品之间潜在的差异，例如微观结构（例如晶粒尺寸或位错密度39）、成分、孔隙率、厚度等的差异。

2）样品制造和加工过程中产生的感应可能会影响结果的准确性。为了避免可能的实验误差，研究人员设计了一种电化学装置40以在主体氧化物上实现空间分布的电势，这使我们能够仅使用一个样品定量研究电化学驱动的溶出。

3）进一步通过实验证实电势分布是线性的沿着施加电压的方向，这与预期完全一致，因为与面内电子电流相比，跨面离子电流可以忽略不计。在明确的外部偏置下，LCTN 表面上溶出的 Ni 纳米粒子的微观结构和成分被定量表征为空间变化的电化学驱动力的函数。研究人员发现颗粒密度随着阴极电压的增加而线性增加，而颗粒尺寸几乎保持不变。

4）此外，研究人员评估了 LCTN 的表面缺陷结构，并通过蒙特卡罗模拟确定了氧空位对和/或簇作为溶出镍颗粒的成核位点。研究清楚地表明了电化学驱动力和溶出之间的定量相关性，这提供了一种电化学途径来系统地调节钙钛矿氧化物溶出纳米颗粒的密度。

该方法可以应用于纳米颗粒溶出所实现的各种应用，并为设计 SOC 燃料电极材料提供指导原则。

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Ying Lu, et al, Quantifying Electrochemical Driving Force for Exsolution in Perovskite Oxides by Designing Graded Oxygen Chemical Potential, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c04008

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04008