近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室與佐治亞理工學院劉美林教授合作，在固體氧化物電解池（SOEC）陽極高溫析氧反應（OER）活性和穩定性調控方面取得新進展。研究團隊系統探究了陽極Sr偏析行為，并結合多種物理化學表征手段，揭示了SrCo0.7Fe0.3O3-δ(SCF)中體相Sr缺陷和表面富Sr物種對陽極材料電化學性能的雙重作用機制。相關成果發表在《能源與環境科學》上。
SOEC因其高電流密度、高法拉第效率、低過電勢等優勢，被認為是一種具有廣泛應用前景的二氧化碳電解器件。然而，Sr在陽極表面的偏析影響了高溫析氧反應穩定性。以往研究主要關注表面偏析出的富Sr物種的影響，而對體相Sr缺陷在電極反應中的作用缺乏深入探討。
本工作中，合作團隊通過控制不同氧處理時間誘導Sr偏析，并結合密度泛函理論計算、物理化學表征和電化學阻抗譜分析，揭示了Sr偏析過程中影響電極性能的關鍵機制。研究發現，SCF陽極中的體相Sr缺陷可使O 2p帶中心向費米能級上移，促進氧空位形成，從而加速本體氧離子傳輸和電子轉移過程。相反，表面析出的富Sr物種則抑制氧交換和電子轉移，降低了OER活性。
該研究不僅深化了對Sr偏析在高溫OER過程中的作用理解，還為設計高性能、高穩定性的SOEC陽極材料提供了重要理論指導。
相關論文信息：https://doi.org/10.1039/D4EE05056H
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