近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员杨维慎、研究员朱雪峰团队与研究员刘伟团队合作，提出了一种原位电化学相工程（ECPE）策略。该策略能够实现对电催化剂活性相与反应微环境的选择性调控，打破传统电催化剂活性与稳定性之间的权衡关系，实现了超过2100小时的稳定运行。相关成果发表在《德国应用化学》。
固体氧化物电解池（SOECs）是一种高效的能源转换装置，可将二氧化碳电还原生成一氧化碳和氧气。其中一氧化碳既可作为燃料通过逆反应模式发电，也可作为多种化工过程的原料，使SOECs成为具有潜力的二氧化碳减排与利用技术。然而，SOECs中的钙钛矿阴极材料存在稳定性不足的问题，成为限制其应用的关键因素。
本研究以Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ钙钛矿氧化物作为SOECs阴极催化剂的模型体系，揭示了其失活的根本原因：生成的SrCO3覆盖了催化剂表面的活性位点，同时电驱动析出的铁（Fe）颗粒尺寸较大、密度较低。针对这一问题，团队利用原位场条件，在10分钟内实现了钙钛矿相与Ruddlesden-Popper相之间的可逆转变，原位再生出尺寸更小、分布更密集的活性Fe纳米颗粒，并实现锶（Sr）物种的空间选择性再分布。在超过2100小时的测试中，该催化剂表现出良好的稳定性，一氧化碳选择性接近100%。这一电化学相工程策略在其他钙钛矿催化剂上也取得了类似效果。
该研究将电催化剂的研发视角从静态优化转向动态调控，为未来高效电催化剂的设计与调控提供了参考。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.2122388
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