Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Yang Weishen en prof. Zhu Xuefeng van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) heeft het mechanisme van zuurstofactivering op bariumhoudende perovskietmaterialen onthuld.

De onderzoekers ontdekten dat BaO/BaO₂ nanodeeltjes geprecipiteerd op het oppervlak van Ba-bevattende materialen onder zuurstofrijke omstandigheden bij hoge temperatuur hadden een ultrahoge activiteit voor zuurstofactivering, wat het mechanisme van zuurstofactivering en transport bij hoge temperatuur op het oppervlak van Ba-bevattende perovskietoxiden verduidelijkte.

Deze studie is gepubliceerd in Science Advances op 13 april.

In 2000 vond het DICP-team een ​​zuurstofdoorlatend membraanmateriaal uit genaamd Ba_0.5 Sr_0,5 Co_0.8 Fe_0,2 O_3-δ (BSCF). Vanwege zijn goede katalytische activiteit ten aanzien van zuurstofactivering, is BSCF een representatief materiaal geworden voor zuurstofpermeatie en wordt het op grote schaal gebruikt in brandstofcellen met vast oxide, zuurstofreductiereacties en zuurstofontwikkelingsreacties.

De essentie van de goede prestaties van de BSCF-perovskiet is echter nog steeds onduidelijk.

In deze studie analyseerden de onderzoekers het zuurstofpermeatieproces en ontdekten dat de toevoeging van Ba ​​aan perovskietoxiden de kinetiek van de zuurstofuitwisseling aan het oppervlak zou kunnen versnellen.

Ze identificeerden de neerslag van BaO_x nanodeeltjes op het oppervlak van BSCF-materialen in een zuurstofatmosfeer op hoge temperatuur door omgevingselektronenmicroscopie, en bewezen dat Ba-bevattende materialen die kunnen worden neergeslagen of afgebroken tot BaO_x hebben een hoge katalytische activiteit voor het zuurstofactiveringsproces.

Bovendien ontdekten ze, in combinatie met DFT-berekening, dat de neergeslagen BaO_x nanodeeltjes zouden de energiebarrières van adsorptie en dissociatie van zuurstofmoleculen in de zuurstofreductie en zuurstofdesorptie van het zuurstofontwikkelingsproces kunnen verminderen, waardoor de kinetiek van de zuurstofuitwisselingsreactie op het gas-vaste stof-interface wordt versneld.

"Deze studie biedt een wetenschappelijke basis voor het ontwerp van zuurstofdoorlatende membranen en elektrokatalytische materialen", zegt prof. Yang. + Verder verkennen

Onderzoekers ontwikkelen hoogwaardige perovskietoxidekatalysatoren met behulp van laat-overgangsmetaaloxidematerialen