調(diào)控雙鈣鈦礦中高熵組分促進(jìn)高溫析氧反應(yīng)

摘要：固體氧化物電解池（SOEC）中陽(yáng)極析氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較為遲緩，限制了SOEC器件電催化轉(zhuǎn)化能力，因此針對(duì)陽(yáng)極材料的改性研究對(duì)于進(jìn)一步提升SOEC電化學(xué)性能十分關(guān)鍵。高熵鈣鈦礦（HEP）在許多反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的催化活性，但在SOEC中的應(yīng)用鮮有研究。本文通過(guò)在雙鈣鈦礦的A位或A'位分別摻雜不同的稀土金屬、堿土金屬或堿金屬離子，合成了（Pr0.2La0.2Sm0.2Nd0.2Gd0.2）BaCo2O6?δ （A-HEP）和Pr（Ba0.2Sr0.2Ca0.2Na0.2K0.2）Co2O6?δ （A'-HEP）兩種高熵鈣鈦礦材料。由于摻雜離子平均半徑和氧化態(tài)的差異，A-HEP保持四方雙鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)而A'-HEP則轉(zhuǎn)變?yōu)檎粏吴}鈦礦相。物理化學(xué)表征結(jié)果表明，A-HEP中Co平均價(jià)態(tài)更高，Co 2p-O 1s雜化更強(qiáng)，從而增加了電子轉(zhuǎn)移路徑并降低了轉(zhuǎn)移能壘。同時(shí)，A-HEP中表面氧空位濃度更高，可為陽(yáng)極析氧反應(yīng)提供更多的活性位點(diǎn)。因此，在具有A-HEP陽(yáng)極的SOEC中，與氧輸運(yùn)、電子傳輸和表界面反應(yīng)過(guò)程相關(guān)的陽(yáng)極極化電阻顯著降低，并在800 °C下實(shí)現(xiàn)最高1.76 A?cm?2的電流密度和200 h的穩(wěn)定性。本工作為高熵鈣鈦礦材料在SOEC陽(yáng)極中的應(yīng)用提供了新的策略。

關(guān)鍵詞：固體氧化物電解池；高熵鈣鈦礦；析氧反應(yīng)；氧空位；電子轉(zhuǎn)移

中圖分類(lèi)號(hào)：O646