近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室包信和與汪國雄團隊在高溫二氧化碳電催化還原研究中取得新進展，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《納米能源》（Nano Energy）上。
固體氧化物電解池（SOEC）可以將CO2和水轉(zhuǎn)化為合成氣、烴類燃料并聯(lián)產(chǎn)高純度O2。該電解池具有全固態(tài)和模塊化結(jié)構(gòu)，以及能量效率高、成本低等優(yōu)點，在CO2轉(zhuǎn)化和可再生清潔電能存儲方面表現(xiàn)出極具潛力的應(yīng)用前景。
鈣鈦礦型陶瓷陰極由于在氧化還原氣氛下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且可有效抑制積碳反應(yīng)，是近年來SOEC領(lǐng)域的研究熱點。然而，鈣鈦礦型陶瓷陰極氧空位濃度低、CO2吸附弱、CO2活化和轉(zhuǎn)化困難，導(dǎo)致CO2電催化還原性能較低。
該研究團隊制備了釩摻雜的鑭鍶鐵與釓摻雜的氧化鈰納米復(fù)合材料（LSFVx/GDC），作為SOEC陰極應(yīng)用于高溫CO2電催化還原反應(yīng)。實驗和理論計算結(jié)果表明，釩的摻雜可增加陰極氧空位濃度，提高了陰極CO2高溫吸附活化能力和電催化還原性能。在800°C和1.6V時，SOEC電流密度可達0.62A/cm2，比未摻雜時提高了51.2%，電流效率接近100%。該研究通過金屬元素?fù)诫s來調(diào)控SOEC陰極材料氧空位濃度和CO2吸附活化能力，為提高SOEC陰極CO2電催化還原性能提供了新思路。
上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、DMTO和中科院先導(dǎo)專項等項目的資助。（來源：中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所）
