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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

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大連化物所等實現(xiàn)高效穩(wěn)定二氧化碳電解

2021-10-08 大連化學物理研究所

【字體：大中小】

語音播報

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室研究員汪國雄和中科院院士、大連化物所研究員包信和團隊，與日本科研人員合作，在高溫CO₂電解研究方面取得新進展。研究通過氧化還原循環(huán)處理，構建了高密度金屬/鈣鈦礦界面，顯著提高了固體氧化物電解池CO₂電解性能和穩(wěn)定性。

　　固體氧化物電解池可在陰極將CO₂和H₂O轉化為合成氣、烴類燃料，并在陽極產生高純O₂，具有反應速率快、能量效率高、成本低等優(yōu)點，在CO₂轉化和可再生清潔電能存儲方面具有應用潛力。

　　鈣鈦礦型氧化物因其優(yōu)異的可摻雜能力、抗積碳能力、氧化還原穩(wěn)定性等，在催化和能源領域受到廣泛關注。然而，與傳統(tǒng)鎳基陰極相比，鈣鈦礦電極因電催化活性不足導致其應用受到限制。將活性組分摻雜到鈣鈦礦體相，進而在還原氣氛下原位溶出金屬納米顆粒，構建金屬/鈣鈦礦界面，是一種提高CO₂電解性能的有效途徑。但金屬納米顆粒溶出仍存在顆粒密度低和顆粒尺寸大等缺點。此外，金屬/鈣鈦礦界面形成機制以及催化機理缺乏直觀的原位動態(tài)認識。

　　該工作中，科研人員制備了Ru摻雜的Sr₂Fe_1.4Ru_0.1Mo_0.5O_6-δ（SFRuM）雙鈣鈦礦，通過氧化還原循環(huán)處理使RuFe合金納米顆粒密度從5900個μm^-2（R1）增加到22680個μm^-2（R6），平均粒徑在2.2~2.9nm之間，有效調控了RuFe@SFRuM界面密度?？蒲腥藛T結合原位氣氛電子顯微鏡及元素分布和電子能量損失譜表征，揭示出在還原和氧化氣氛下RuFe@SFRuM界面的形成和再生機制，闡明了表面Ru元素富集促進溶出高密度RuFe@SFRuM界面的內在本質。原位氣氛電鏡、電化學交流阻抗譜結合密度泛函理論計算證實，RuFe@SFRuM界面促進了CO₂吸附活化。與SFRuM陰極相比，RuFe@SFRuM陰極在1.2V時，CO₂電解電流密度提高了74.6%，在1000小時，CO₂電解測試中表現(xiàn)出高穩(wěn)定性。該研究為固體氧化物電解池高效穩(wěn)定電解CO₂提供了新策略。

　　相關工作以Promoting Exsolution of RuFe Alloy Nanoparticles on Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ via Repeated Redox Manipulations for CO₂ Electrolysis為題，于近日發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中科院青年創(chuàng)新促進會等的支持。

　　論文鏈接

大連化物所等實現(xiàn)高效穩(wěn)定二氧化碳電解

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室研究員汪國雄和中科院院士、大連化物所研究員包信和團隊，與日本科研人員合作，在高溫CO2電解研究方面取得新進展。研究通過氧化還原循環(huán)處理，構建了高密度金屬/鈣鈦礦界面，顯著提高了固體氧化物電解池CO2電解性能和穩(wěn)定性。
　　固體氧化物電解池可在陰極將CO2和H2O轉化為合成氣、烴類燃料，并在陽極產生高純O2，具有反應速率快、能量效率高、成本低等優(yōu)點，在CO2轉化和可再生清潔電能存儲方面具有應用潛力。
　　鈣鈦礦型氧化物因其優(yōu)異的可摻雜能力、抗積碳能力、氧化還原穩(wěn)定性等，在催化和能源領域受到廣泛關注。然而，與傳統(tǒng)鎳基陰極相比，鈣鈦礦電極因電催化活性不足導致其應用受到限制。將活性組分摻雜到鈣鈦礦體相，進而在還原氣氛下原位溶出金屬納米顆粒，構建金屬/鈣鈦礦界面，是一種提高CO2電解性能的有效途徑。但金屬納米顆粒溶出仍存在顆粒密度低和顆粒尺寸大等缺點。此外，金屬/鈣鈦礦界面形成機制以及催化機理缺乏直觀的原位動態(tài)認識。
　　該工作中，科研人員制備了Ru摻雜的Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ（SFRuM）雙鈣鈦礦，通過氧化還原循環(huán)處理使RuFe合金納米顆粒密度從5900個μm-2（R1）增加到22680個μm-2（R6），平均粒徑在2.2~2.9nm之間，有效調控了RuFe@SFRuM界面密度。科研人員結合原位氣氛電子顯微鏡及元素分布和電子能量損失譜表征，揭示出在還原和氧化氣氛下RuFe@SFRuM界面的形成和再生機制，闡明了表面Ru元素富集促進溶出高密度RuFe@SFRuM界面的內在本質。原位氣氛電鏡、電化學交流阻抗譜結合密度泛函理論計算證實，RuFe@SFRuM界面促進了CO2吸附活化。與SFRuM陰極相比，RuFe@SFRuM陰極在1.2V時，CO2電解電流密度提高了74.6%，在1000小時，CO2電解測試中表現(xiàn)出高穩(wěn)定性。該研究為固體氧化物電解池高效穩(wěn)定電解CO2提供了新策略。
　　相關工作以Promoting Exsolution of RuFe Alloy Nanoparticles on Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ via Repeated Redox Manipulations for CO2 Electrolysis為題，于近日發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中科院青年創(chuàng)新促進會等的支持。
　　論文鏈接
　　大連化物所等實現(xiàn)高效穩(wěn)定二氧化碳電解
　　

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