在PrFeO3-δ中用于高温氧气演变反应的旋转状态调整
Jingcheng Yu1,2, Qingxue Liu1,2, Shuo Wang1
1State Key Laboratory of Catalysis, Dalian National Laboratory for Clean Energy, iChEM (Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials), Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China.
Journal of the American Chemical Society
|August 27, 2025
概括
在矿氧化物中使用土金属可提高固体氧化物电解细胞 (SOEC) 的高温氧化演变反应 (OER) 性能. 降低B位Fe的电子占用率可以加速电荷转移和氧气传输,从而改善阳极材料的性能.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 矿氧化物对于电催化应用至关重要.
- 了解固体氧化电解电池 (SOEC) 中的电子结构和氧化演化反应 (OER) 之间的联系至关重要,但尚未得到充分研究.
- 电子占用在高温OER性能中的作用需要进一步研究.
研究的目的:
- 调查A位点兴奋剂对氧化物的OER性能的影响.
- 探索B站Fe电子结构与SOEC高温OER之间的关系.
- 引导用于SOEC阳极应用的基于Fe的矿的合理设计.
主要方法:
- 合成A位多的Pr0.5Ae0.5FeO3-δ (Ae=Ca,Sr,Ba) 氧化物
- 在SOEC中进行高温氧化演化反应 (OER) 的电催化试验.
- 使用X射线吸收光谱,Fe Mössbauer光谱和磁性敏感度测量进行了表征.
主要成果:
- 矿具有特殊的高温OER性能.
- 在2.0V和800°C时,Pr0.5Ba0.5FeO3-δ的电流密度达到3.33 A cm-2.
- 兴奋剂诱导了Fe的自旋状态从高自旋Fe3+到低自旋Fe4+,减少了eg的占用.
结论:
- 降低B位Fe的eg电子占用率对于SOEC的高温OER性能至关重要.
- 铁的旋转状态转换加速了电荷转移和氧气运输.
- 具有量身定制的电子结构的基于铁的矿是一种有前途的SOEC阳极材料.


