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A位缺陷对(Pr0.5Sr0.5)1-xFe0.9Ru0.1O3-δ(0≤x≤0.2)阳极材料电化学性能及稳定性影响的研究*

2021-07-02覃铭霞杨洪宇王子鸣刘太楷杨成浩

材料研究与应用 2021年2期

覃铭霞,杨洪宇,谭 婷,王子鸣,宋 琛,刘太楷,刘 敏,杨成浩

1.华南理工大学 环境与能源学院,广州 510006;2.广东省科学院新材料研究所,现代材料表面工程技术国家工程实验室,广东省现代表面工程技术重点实验室,广东 广州 510650

利用活性金属纳米粒子对氧化物载体进行修饰是一种提高材料性能的常用方法,可广泛应用于光催化、热催化和电化学催化等领域中.其中负载金属纳米粒子的尺寸、粒径分布、元素组成及其与氧化物载体的相互作用,是决定催化活性、催化选择性及稳定性的关键.在固体氧化燃料电池(SOFC)中,这种改性方法已成功应用在多种类型的氧化物阳极上[1-4].近年来,随着对钙钛矿氧化物研究的深入,发现在还原气氛条件下部分钙钛矿材料的B位还原性金属可以被还原并析出至材料表面而形成活性纳米颗粒(NPs),对材料的导电性能与催化性能有显著影响,这为钙钛矿阳极的改性提供了一种有效的方法[5-6].催化活性金属元素在最初合成过程中被掺杂到氧化物宿主的晶格中,然后经还原处理后部分或全部金属物种将从晶格中析出,在氧化物载体上形成均匀分布的金属纳米粒子[7],其析出过程可由以下反应式表示[8]:

对于化学计量比A/B=1的ABO3型钙钛矿氧化物,即使在典型的高反应温度下也只能析出有限的B位过渡金属,如(La,Sr)MnO3,(La,Sr)CrO3和(La,Sr)TiO3[9].从化学反应式中可以看出,B位过渡金属元素的析出通常伴随着A位阳离子从化学计量的ABO3中分离,趋于形成……

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