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高溫二氧化碳電解研究獲進展
作者：孫丹寧 來源：中國科學(xué)報 
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近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所包信和院士、汪國雄研究員與呂厚甫博士團隊在高溫二氧化碳（CO2）電解研究中取得新進展。團隊通過電化學(xué)原位表征研究，揭示了固體氧化物電解器陰極動態(tài)重構(gòu)和CO2電解反應(yīng)機制。相關(guān)成果發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。
固體氧化物電解器在高溫條件下利用可再生能源將CO2高效電解還原為一氧化碳（CO），是一種極具工業(yè)應(yīng)用潛力的負(fù)碳技術(shù)。然而，在CO2電解過程中，對該電解器陰極催化活性位點原位動態(tài)重構(gòu)及CO2吸附活化機理認(rèn)識仍然不足。
工作中，研究團隊借助高溫原位電化學(xué)X射線衍射、近環(huán)境壓力X射線光電子能譜和原位X射線吸收光譜等表征方法，深入研究了Ir摻雜的Sr2Fe1.45Ir0.05Mo0.5O6-δ（SFIrM）鈣鈦礦催化劑的動態(tài)電化學(xué)重構(gòu)特性以及CO2吸附活化機制。
研究發(fā)現(xiàn)，SFIrM鈣鈦礦陰極在CO2電解過程中表面偏析溶出高分散、高密度IrFe合金納米顆粒。并且，該合金納米顆粒表現(xiàn)出了隨著電壓的施加和停止，相應(yīng)會形成和消失的特征。研究闡明了電壓作為主要驅(qū)動力，在CO2電解過程中原位促使IrFe合金納米顆粒在鈣鈦礦表面溶出的機制。
此外，碳酸鹽物種作為CO2吸附和活化反應(yīng)中間體被觀測到，其強度隨界面的形成與消失而相應(yīng)變化。并且，IrFe合金納米顆粒可通過短暫氧化實現(xiàn)再分散，進一步提高了固體氧化物電解器中CO2電解穩(wěn)定性。
研究闡明了SFIrM陰極的表面重構(gòu)過程和催化作用機制，有助于深入研究認(rèn)識固體氧化物電解器中CO2電解過程。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwad078
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