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研究人员使用后期过渡金属氧化物材料开发高性能钙钛矿氧化物催化剂

由UNIST能源与化学工程学院的Kim Gun-Tae Kim教授和Lee Jun-Hee Lee教授共同领导的研究小组成功地使用后过渡金属氧化物材料开发了高性能钙钛矿氧化物催化剂。因此,他们发现了氧还原反应(ORR)和氧释放反应(OER)的性能均得到改善的原因,这可以通过由氧空位的增加引起的过渡金属氧化态的变化来解释。

研究人员使用后期过渡金属氧化物材料开发高性能钙钛矿氧化物催化剂

钙钛矿氧化物催化剂由镧系元素,过渡金属和氧气组成。由于出色的导电性和双功能ORR / OER活性,这些催化剂被认为是金属-空气电池或燃料电池的有吸引力的候选材料,在这些金属和空气电池或燃料电池中,稳定发生相反的反应,例如充电和放电。然而,由于贵金属催化剂的高成本和低稳定性,强烈期望开发替代品。

联合研究小组通过引入氧空位而不改变表面积,物理性质和化学成分,研究了Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3−δ(SSC)的钙钛矿氧化物的双功能催化活性与电子结构之间的关系。。在研究中,钴基钙钛矿被选作对ORR和OER具有双功能活性的后期过渡金属氧化物催化剂。理论上的DFT计算和实验电化学测量的结果完全匹配,从而支持了双功能改进。

Lee教授说:“众所周知,钙钛矿氧化物的ORR活性是在氧空位形成时引起的,但新开发的催化剂对ORR和OER均表现出良好的双功能性。” “由于氧空位的增加,过渡金属的氧化态发生了变化,从而解释了ORR和OER的性能提高。”

金教授说:“我们的结果表明,通过引入氧空位,可以将后期过渡金属氧化物用作有效的双功能催化剂。” “我们希望这种方法可以加速高效双功能催化剂的发现和设计。”

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