在中等温度（300-600℃）下具有高质子传导性对基于质子的电解质的开发至关重要，但是该类材料限于一些特点结构，例如立方钙钛矿型材料。近日，东京工业大学Masatomo Yashima等报道报告了一种六方钙钛矿相关氧化物材料，Ba₅Er₂Al₂ZrO₁₃，该材料是一类新型的质子导体。

本文要点：

1）作者通过固态反应法制备了该具有固有氧缺陷的六方钙钛矿相关Ba₅Er₂Al₂ZrO₁₃材料。实验表明，该材料在300至1200 ℃之间具有高于10^-3 S cm^-1的电导率，与钙钛矿型材料质子导体相当。与钙钛矿型材料质子导体不同的是，Ba₅Er₂Al₂ZrO₁₃中的高质子电导率没有受主掺杂。

2）通过中子衍射数据Rietveld分析，基于键价的质子能态和热重分析发现，作为电荷载体的质子存在于Ba₅Er₂Al₂ZrO₁₃材料固有的缺氧h'层中。

该工作报道了具有固有的缺氧h'层的新型质子导体家族，为基于六方钙钛矿相关氧化物的优质质子导体设计提供了一种策略。

Taito Murakami, et al. High Proton Conductivity in Ba₅Er₂Al₂ZrO₁₃, a Hexagonal Perovskite-Related Oxide with Intrinsically Oxygen-Deficient Layers. J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c02403

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c02403