「国家杰青/长江学者」陈骏领衔！北京科技大学邓世清最新Nature子刊丨铋氧层构筑低温氧离子通道！

该研究针对传统YSZ等电解质需高温运行（>700°C）带来的材料选择受限、成本高等问题，旨在开发在≤400°C下兼具高氧离子迁移率和结构稳定性的新型氧离子导体。研究通过构筑((Na0.5Bi0.5)n–1TinO3n)(Bi2O2) Aurivillius型薄膜，利用铋氧层与稳定NBT钙钛矿层的原子级组合，在稳定晶格中构建快速氧离子传输通道。结果表明，最优4% Mg掺杂(NBT)₄/(BO)₁薄膜在350°C下达到0.025 S cm⁻¹的氧离子电导率，超过低温电解质器件典型需求。原子尺度成像和DFT计算揭示，BO层诱导NBT晶格局域拉伸和TiO₆八面体畸变，形成VO₁–VO₁与VO₂–VO₃两条低能氧迁移路径，构成周期性二维快离子通道。基于该电解质构筑的燃料电池在400°C下实现约0.726 W cm⁻²峰值功率密度，显示低温SOFC应用前景。