鈣鈦礦是由特定晶體結(jié)構(gòu)所定義的一種材料類(lèi)別，它們可以包含任意數(shù)量的元素，并且由于其材料特殊的結(jié)構(gòu)，使它在高溫催化及光催化方面具有潛在的應(yīng)用前景。

BSCF材料是楊維慎團(tuán)隊(duì)于2000年首次合成的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的透氧膜材料，是國(guó)際透氧膜材料性能對(duì)標(biāo)的代表性材料，被廣泛應(yīng)用到固體氧化物燃料電池和電解水等領(lǐng)域。目前，研究人員對(duì)BSCF鈣鈦礦具有優(yōu)異性能的本質(zhì)原因不斷進(jìn)行探索中。

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所對(duì)氧滲透動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入分析，發(fā)現(xiàn)鋇的摻入能夠顯著加快氧表面交換反應(yīng)速率。團(tuán)隊(duì)利用環(huán)境電鏡直接觀測(cè)到BSCF材料在高溫富氧氣氛中表面會(huì)析出氧化鋇納米粒子，并且利用電化學(xué)測(cè)試證明氧化鋇以及能夠析出或分解得到氧化鋇的含鋇材料對(duì)氧活化過(guò)程具有很高的催化活性。結(jié)合計(jì)算發(fā)現(xiàn)，析出的氧化鋇納米粒子能夠顯著降低氧還原過(guò)程中氧分子吸附解離以及氧析出過(guò)程中氧離子復(fù)合脫附過(guò)程的能壘，從而加快了氣-固界面的氧交換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，高溫富氧條件下，含鋇(Ba)材料表面析出的BaO/BaO2納米粒子對(duì)氧活化具有超高的活性，是氧交換反應(yīng)的活性位點(diǎn)。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)揭示含Ba鈣鈦礦氧化物表面高溫氧活化和輸運(yùn)機(jī)制具有重要意義。同時(shí)，該項(xiàng)研究將為透氧膜材料和電催化材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果以“Oxygen Activation on Ba-containing Perovskite Materials”為題，于近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上。

(資料參考來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所)

關(guān)鍵詞： 交換反應(yīng) 中國(guó)科學(xué)院 化學(xué)物理