含钡钙钛矿材料高温氧活化机制被揭示 为透氧膜、电催化材料的优化提供基础
钙钛矿是由特定晶体结构所定义的一种材料类别，它们可以包含任意数量的元素，并且由于其材料特殊的结构，使它在高温催化及光催化方面具有潜在的应用前景。
BSCF材料是杨维慎团队于2000年首次合成的具有国际领先水平的透氧膜材料，是国际透氧膜材料性能对标的代表性材料，被广泛应用到固体氧化物燃料电池和电解水等领域。目前，研究人员对BSCF钙钛矿具有优异性能的本质原因不断进行探索中。
近日，中国科学院大连化学物理研究所对氧渗透动力学进行了深入分析，发现钡的掺入能够显著加快氧表面交换反应速率。团队利用环境电镜直接观测到BSCF材料在高温富氧气氛中表面会析出氧化钡纳米粒子，并且利用电化学测试证明氧化钡以及能够析出或分解得到氧化钡的含钡材料对氧活化过程具有很高的催化活性。结合计算发现，析出的氧化钡纳米粒子能够显著降低氧还原过程中氧分子吸附解离以及氧析出过程中氧离子复合脱附过程的能垒，从而加快了气-固界面的氧交换反应动力学。
该项研究发现，高温富氧条件下，含钡(Ba)材料表面析出的BaO/BaO2纳米粒子对氧活化具有超高的活性，是氧交换反应的活性位点。这一发现对揭示含Ba钙钛矿氧化物表面高温氧活化和输运机制具有重要意义。同时，该项研究将为透氧膜材料和电催化材料的优化设计提供科学基础。
相关研究成果以“Oxygen Activation on Ba-containing Perovskite Materials”为题，于近日发表在《科学进展》(Science Advances)上。
(资料参考来源：中国科学院大连化学物理研究所)
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