我室碳基资源电催化转化研究组（523组）宋月锋副研究员等，联合复旦大学汪国雄教授团队、大连工业大学安庆大教授团队，在固体氧化物电解池（SOEC）阳极高温析氧反应（OER）性能调控方面取得新进展。合作团队通过调控阳极材料表面电子结构，提升了高温OER活性与稳定性。
SOEC高温电解二氧化碳（CO2）是一种前景广阔的碳资源化技术，具有过电位低、电流密度高和能效高等优势，受到能源与环境领域科研人员的广泛关注。其中，OER作为阳极关键限速步骤，其反应主要集中发生在电极表面。因此，通过调控阳极表面电子结构来提升晶格氧活性和电荷传输能力，是提高SOEC整体性能的关键策略。
本研究通过高温自分散方法将钡（Ba）元素分散于Pr0.9CoO3−δ阳极表面，制备了具有氧化钡（BaO）纳米颗粒负载的PrBaCo2O5+δ-Pr0.9CoO3−δ活性表界面结构。研究发现，Ba元素的引入可使阳极O 2p带中心向费米能级上移，提升钴（Co）元素价态，从而降低最小电子跃迁能量，加快阳极表面电荷转移过程。这一改性策略有效降低了阳极电子传输与表界面反应过程的极化电阻，同时促进了离子和电子传导。此外，表面BaO纳米颗粒还能够促进界面氧溢流过程，从而增强OER性能。该研究不仅为高性能SOEC阳极的材料设计提供了新思路，也为开发高效固体氧化物电化学器件提供了理论与实验基础。
相关成果以“Optimizing Surface Electronic Structure by Ba Dispersion for Enhanced High-Temperature Oxygen Evolution Reaction Activity”为题，发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。该工作的共同第一作者是我室联合培养硕士研究生刘鹤伟和王梦娜。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 刘鹤伟、宋月锋）
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c03987
