鈣鈦礦是由特定晶體結(jié)構(gòu)所定義的一種材料類別，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際領(lǐng)先水平的透氧膜材料，是國際透氧膜材料性能對標(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，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所對氧滲透動力學(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)境電鏡直接觀測到BSCF材料在高溫富氧氣氛中表面會析出氧化鋇納米粒子，并且利用電化學(xué)測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氧活化過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程中氧分子吸附解離以及氧析出過程中氧離子復(fù)合脫附過程的能壘，從而加快了氣-固界面的氧交換反應(yīng)動力學(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，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。

(資料參考來源：中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所)

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