近日，中国科学院大连化学物理研究所副研究员宋月锋等联合复旦大学汪国雄团队，在固体氧化物电解池（SOEC）阳极高温析氧反应（OER）性能调控研究中取得新进展。研究团队通过A位碱土金属掺杂，系统揭示了PrFeO3−δ钙钛矿体系中电子自旋态对高温OER性能的调控机制。
SOEC具有电流密度高、法拉第效率高、过电势低等优势，被认为是实现二氧化碳（CO2）减排和能源高效转换的关键技术之一，钙钛矿氧化物是常见的SOEC阳极材料。大量研究表明，在碱性电解水OER过程中，钙钛矿的电催化OER性能与eg轨道电子数呈火山型关系，在eg电子数接近1时活性最高。然而，目前对高温OER催化剂电子结构的精确调控机制尚不明确，尤其是eg电子占据数与高温OER活性的内在关联尚不清晰。
研究团队构建了一系列碱土金属掺杂的Pr₀.₅Ae₀.₅FeO₃−δ材料（Ae = Ca，Sr，Ba，分别记为PCF、PSF和PBF）。研究结果表明，随着碱土金属离子半径的增大，材料的高温OER性能逐步提升。研究团队利用电导弛豫、¹⁸O同位素交换、准原位TOF-SIMS、原位XPS等多种物理化学表征手段，并结合理论计算发现，掺杂较大半径的碱土金属可增强Fe 3d–O 2p轨道杂化、降低电荷转移能，从而促进氧物种迁移与表面溢流过程，加速阳极反应动力学，提升高温OER性能。
研究还揭示了电子自旋态的关键作用，随着钡（Ba）元素的引入，PrFeO₃−δ中的铁离子部分由高自旋三价铁（t2g3eg2）转变为低自旋四价铁（t2g4eg0），导致eg电子数减少，从而有效促进了高温OER过程。
该研究明确了A位掺杂通过调控B位过渡金属自旋态以增强高温OER性能的机制，为理解电子结构与高温电催化活性之间的关系提供了新视角，也为基于电子结构工程的SOEC高性能阳极材料设计提供了重要依据。
相关成果发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。
论文链接
研究揭示钙钛矿电子自旋态对高温析氧反应活性的调控机制
中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、荣星教授等在量子热力学领域取得重要进展。研究组基 据《广州日报》消息，11月10日，广东实验中学举行建校100周年教育发展大会。广东省委教育工委书记、省教育厅党组书记林如鹏 普通高等学校特殊类型招生是高校考试招生工作的重要组成部分。日前，教育部印发通知，对做好2025年普通高校部分特殊类型招生工作进行部署，要求各地各有关高校深入贯彻党的二十届三中全会和全国教育大会精神，进一步建立 近日，教育部印发通知部署开展“24365校园招聘服务”全国教育系统2025届高校毕业生招聘活动，积极为高校毕业生与用人单位搭建人才供需精准对接平台，引导更多高校毕业生到教育行业就业，为加快建设教育强国提供有力人才 中国教育新闻网讯（记者 庄元）思政有“新意”，育人有活力。在枫叶红遍硕果盈枝的时节，少年儿童科技创享思政课在北京大学附属小学开讲。11月6日，来自航空航天、国防科技、自然资源、气象科学领域的 摘要：中华民族共同体意识培养是涵养家国情怀的重要内容，统编版高中历史教科书在编写中也突出了民族团结主题。在高中历史课堂教学中渗透中华民族共同体意识有利于培育学生的家国情怀，落实立德树 。本文链接：研究揭示钙钛矿电子自旋态对高温析氧反应活性的调控机制http://www.sushuapos.com/show-12-1745-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
上一篇： 科研人员破译毫秒脉冲星偏振之谜