【综述】ABO3类钙钛矿中氧空位缺陷在电催化氧还原反应的作用

近日，青岛大学材料科学与工程学院能源与环境材料研究院博士研究生季倩倩（指导老师：赵修松教授）在国际期刊Energy & Environmental Science《能源与环境科学》上发表了题为The Role of Oxygen Vacancies of ABO3Perovskite Oxides in the Oxygen Reduction Reaction(ABO3类钙钛矿中氧空位缺陷在电催化氧还原反应中的作用)的综述论文。该学术期刊是英国皇家化学学会旗下世界公认的能源与环境科学领域的顶级刊物，其影响因子为33.25。

电催化氧还原反应（ORR）是燃料电池以及金属－空气电池中的重要反应之一，其催化剂性能是决定这一反应以及整个电池效率的关键因素。钙钛矿材料是一类分子式为ABO3的晶体陶瓷氧化物（A代表稀土或者碱土金属元素离子，B为过渡金属元素离子）。与简单氧化物相比，钙钛矿结构可以使一些元素以非正常价态存在，或者使活性金属以混合价态存在，从而导致非化学计量比的氧，也即晶格氧空位缺陷。正是应为这些晶格氧空位的存在及其可控性，使得钙钛矿具有传统催化剂不具备的特点，在ORR中呈现出特异的催化性能。

本文首先简要介绍了钙钛矿的发展历史，然后讨论了其化学组成、晶体结构以及非计量化学，接着阐述了ORR的机理，描述了钙钛矿中产生氧空位缺陷的方法、实验手段、表征技术以及材料的可控制备，最后重点讨论了氧空位缺陷对ORR的催化影响。氧空位能够调控钙钛矿的电子结构、晶体结构以及表面化学，从而影响其导电性、电荷转移动力学以及氧吸附物种和反应中间产物，进而影响其在ORR中的催化性能。

本文指出了该领域目前面临的挑战和未来研究方向，为从事钙钛矿在能源转化和存储领域的应用的科技人员提供了大量信息和参考文献。

来源 青岛大学新闻网

论文链接

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ee/d0ee00092b#!divAbstract

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