结构掺杂通常被用来制备具有高氧离子电导率和电催化功能的材料，但其在固体氧化物燃料电池（SOFCs）中的广泛应用仍然是一个巨大挑战。

近日，东南大学朱斌教授，湖北大学Muhammad Imran Asghar，Chen Xia报道了提出了一种开发快速离子导电和高电催化活性材料的新途径。

文章要点

1）研究人员采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构Ba_0.5Sr_0.5Fe_0.8Sb_0.2O_3-δ（BSFSb），以金属盐水溶液为原料制备了非流体3D网络凝胶。在超临界水条件下，采用共沉淀法和水热合成法相结合的方法制备了Sm_0.2Ce_0.8O_2-δ（SDC）。通过搅拌和加热将20%摩尔比的柠檬酸加入到BSFSb和SDC混合溶液中，直到形成凝胶。将所得凝胶放入80 ℃的烘箱中4 h，然后在120 ℃加热8 h。将干燥凝胶研磨成粉末，并在700 ℃下以2.5 ℃/min的加热速率煅烧2 h。将获得的样品再次研磨成粉末，并在900 ℃下煅烧4h，以获得BSFSb-SDC异质结构复合材料。

2）BSFSb-SDC异质结具有较高的超过0.1 S cm^-1的离子电导率（SDC为0.01 S cm^-1），并在550 °C下获得了优异的燃料电池性能（>1000 mW cm^-2）。结果表明，BSFSb-SDC既具有电解质功能，又具有电极（阴极）功能，同时增强了离子传输和电催化活性。

3）当使用BSFSb-SDC作为电解质时，界面能带重构和粒子水平的电荷转移形成内电场（BIEF），形成电子限制。BIEF来源于电子密度不同引起的电位梯度，有利于BSFSb和SDC粒子界面的离子传导。

这项工作为设计既可用于能量转换又可用于储能装置的高离子导电性和电催化功能的功能材料提供了新的视角。

参考文献

Mushtaq N, Lu Y , Xia C, Dong W, Wang B, Shah MAKY , Rauf S, Akbar M, Hu E, Raza R, Asghar MI, Lund PD, Zhu B, Promoted Electrocatalytic Activity and Ionic T ransport simultaneously in Dual Functional Ba_0.5Sr_0.5Fe_0.8Sb_0.2O_3-delta-Sm_0.2Ce_0.8O_2-delta Heterostructure, Applied Catalysis B: Environmental (2021)

DOI：10.1016/j.apcatb.2021.120503

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120503