Mekanisme for oxygenaktivering på bariumholdige perovskitmaterialer

Et forskerhold ledet af prof. Yang Weishen og prof. Zhu Xuefeng fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har afsløret mekanismen for iltaktivering på bariumholdige perovskitmaterialer.

Forskerne opdagede, at BaO/BaO₂ nanopartikler udfældet på overfladen af ​​Ba-holdige materialer under højtemperatur oxygenrige forhold havde en ultrahøj aktivitet for oxygenaktivering, hvilket tydeliggjorde mekanismen for højtemperatur oxygenaktivering og transport på overfladen af ​​Ba-holdige perovskitoxider.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Science Advances den 13. april.

I 2000 opfandt DICP-holdet et iltgennemtrængeligt membranmateriale ved navn Ba_0,5 Sr_0,5 Co_0,8 Fe_0,2 O_3-δ (BSCF). På grund af dets gode katalytiske aktivitet mod oxygenaktivering er BSCF blevet et repræsentativt materiale til oxygengennemtrængning og er blevet brugt i vid udstrækning i fastoxidbrændselsceller, oxygenreduktionsreaktioner og oxygenudviklingsreaktioner.

Men essensen af ​​den gode ydeevne af BSCF perovskiten er stadig uklar.

I denne undersøgelse analyserede forskerne oxygengennemtrængningsprocessen og fandt ud af, at tilsætning af Ba til perovskitoxider kunne accelerere reaktionskinetikken for oxygenoverfladeudvekslingen.

De identificerede udfældningen af ​​BaO_x nanopartikler på overfladen af ​​BSCF-materialer i en højtemperatur-iltatmosfære ved miljøelektronmikroskopi og beviste, at Ba-holdige materialer, der kunne udfældes eller nedbrydes til BaO_x har høj katalytisk aktivitet for oxygenaktiveringsprocessen.

Desuden fandt de kombineret med DFT-beregning, at det udfældede BaO_x nanopartikler kunne reducere energibarriererne for oxygenmolekyleadsorption og dissociation i oxygenreduktionen og oxygendesorptionen af ​​oxygenudviklingsprocessen og dermed accelerere oxygenudvekslingsreaktionskinetikken ved gas-faststof-grænsefladen.

"Denne undersøgelse giver et videnskabeligt grundlag for design af iltgennemtrængelige membraner og elektrokatalytiske materialer," sagde prof. Yang. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler højtydende perovskitoxidkatalysatorer ved hjælp af metaloxidmaterialer med sen overgang