Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Yang Weishen e dal Prof. Zhu Xuefeng del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha rivelato il meccanismo di attivazione dell'ossigeno sui materiali di perovskite contenenti bario.

I ricercatori hanno scoperto che BaO/BaO₂ le nanoparticelle precipitate sulla superficie dei materiali contenenti Ba in condizioni ricche di ossigeno ad alta temperatura avevano un'attività ultraelevata per l'attivazione dell'ossigeno, che ha chiarito il meccanismo dell'attivazione e del trasporto dell'ossigeno ad alta temperatura sulla superficie degli ossidi di perovskite contenenti Ba.

Questo studio è stato pubblicato su Science Advances il 13 aprile.

Nel 2000, il team DICP ha inventato una membrana permeabile all'ossigeno denominata Ba_0.5 Sr_0.5 Co_0.8 Fe_0,2 O_3-δ (BSCF). Grazie alla sua buona attività catalitica nei confronti dell'attivazione dell'ossigeno, BSCF è diventato un materiale rappresentativo per la permeazione dell'ossigeno ed è stato ampiamente utilizzato nelle celle a combustibile a ossido solido, nelle reazioni di riduzione dell'ossigeno e nelle reazioni di evoluzione dell'ossigeno.

Tuttavia, l'essenza della buona performance della perovskite BSCF non è ancora chiara.

In questo studio, i ricercatori hanno analizzato il processo di permeazione dell'ossigeno e hanno scoperto che l'aggiunta di Ba negli ossidi di perovskite potrebbe accelerare la cinetica della reazione di scambio superficiale dell'ossigeno.

Hanno identificato la precipitazione di BaO_x nanoparticelle sulla superficie dei materiali BSCF in un'atmosfera di ossigeno ad alta temperatura mediante microscopia elettronica ambientale e ha dimostrato che materiali contenenti Ba che potrebbero essere precipitati o decomposti in BaO_x hanno un'elevata attività catalitica per il processo di attivazione dell'ossigeno.

Inoltre, in combinazione con il calcolo DFT, hanno scoperto che il BaO_x precipitato le nanoparticelle potrebbero ridurre le barriere energetiche dell'adsorbimento e della dissociazione della molecola di ossigeno nella riduzione e nel desorbimento dell'ossigeno del processo di evoluzione dell'ossigeno, accelerando così la cinetica della reazione di scambio di ossigeno all'interfaccia gas-solido.

"Questo studio fornisce una base scientifica per la progettazione di membrane permeabili all'ossigeno e materiali elettrocatalitici", ha affermato il prof. Yang. + Esplora ulteriormente

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