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钙钛矿氧化物是催化与能源转化领域的重要材料,A位掺杂锶(Sr)可提升其性能,但Sr²⁺易偏析形成惰性相(如SrCO₃),导致材料在长期运行中失活。
本研究设计了一种Sr²⁺阳离子陷阱:在电池制备过程中引入SrMoO₄,并在还原条件下将其部分转化为导电的SrMoO₃。在高温CO₂还原反应中,该导电陷阱能有效阻止Sr²⁺偏析为惰性SrCO₃相,同时提升电极导电性与电催化活性。实验表明,采用Pr₀.₉Sr₀.₁Co₀.₉Cu₀.₀₅O₃₋δ与19 wt.% SrMoO₄构成的催化剂,其降解速率相比无陷阱体系降低一个数量级,在1.57 V电压下实现3 A cm⁻²的电流密度,CO法拉第效率接近100%,能效超过70%,并在1 A cm⁻²下稳定运行超过160小时无衰减。
研究亮点:
创新阳离子陷阱设计:通过SrMoO₄/SrMoO₃复合结构捕获偏析的Sr²⁺,防止其形成惰性SrCO₃,从根源上提升钙钛矿催化剂的稳定性。
超高性能CO₂电解:在800°C、1.57 V条件下实现3 A cm⁻²的超高电流密度,CO法拉第效率接近100%,能效>70%,为同类体系中的领先水平。
显著稳定性提升:降解速率降低一个数量级,在1 A cm⁻²电流下连续运行160小时无明显衰减,展现出优异的长期运行潜力。
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T. Wang, C. Yang, F. Cheng, et al. “ Conductive Cation Traps for Synthesizing Efficient and Stable Perovskite Catalysts.” Advanced Materials (2025): e21954.
https://doi.org/10.1002/adma.202521954
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