含钡材料高温氧活机制厘清
发布时间:2022-06-24 16:15:10

含钡材料高温氧活机制厘清

近期中国科学院大连化学物理研究所杨维慎研究员等揭示了含钦钙钛矿氧化物表面具备高温氧活化的特点及其输运机制,发现了在高温富氧条件下,含材料表面析出的氧化纳米粒子对氧活化具有超高活性,该粒子也是氧交换反应的活性位点。相关研究成果发表在《科学进展》上。

该研究将为透氧膜材料以及电催化材料的优化设计提供科学基础。BSCF是杨维慎团队于2000年首次合成的具有国际领先水平的透氧膜材料,是国际透氧膜材料性能对标的代表性材料,作为电催化材料被应用到固体氧化物燃料电池和电解水等领域。但是目前,BSCF钙钛矿具有优异性能的本质原因仍在探索中。

在该项研究中,团队对氧渗透动力学进行了深入分析,发现钦的掺入能够显著加快氧表面交换反应速率。团队利用环境电镜直接观测到BSCF材料在高温富氧气氛中表面会析出氧化钢纳米粒子,并且利用电化学测试证明了氧化钢以及能够析出或分解得到氧化钢的含钢材料对氧活化过程具有很高的催化活性。最终结合计算发现,析出的氧化纳米粒子能够显著降低氧化还原过程中氧分子吸附解离以及氧析出过程中氧离子复合脱附过程的能垒,从而加快了气一固界面的氧交换反应动力学。