Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Yang Weishen y el Prof. Zhu Xuefeng del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha revelado el mecanismo de activación del oxígeno en materiales de perovskita que contienen bario.

Los investigadores descubrieron que BaO/BaO₂ las nanopartículas precipitadas en la superficie de los materiales que contienen Ba en condiciones ricas en oxígeno a alta temperatura tenían una actividad ultraalta para la activación del oxígeno, lo que aclaraba el mecanismo de activación y transporte de oxígeno a alta temperatura en la superficie de los óxidos de perovskita que contienen Ba.

Este estudio fue publicado en Science Advances el 13 de abril.

En 2000, el equipo de DICP inventó un material de membrana permeable al oxígeno llamado Ba_0.5 Sr_0.5 Co_0.8 Fe_0.2 O_3-δ (BSCF). Debido a su buena actividad catalítica hacia la activación de oxígeno, BSCF se ha convertido en un material representativo para la permeación de oxígeno y se ha utilizado ampliamente en celdas de combustible de óxido sólido, reacciones de reducción de oxígeno y reacciones de evolución de oxígeno.

Sin embargo, la esencia del buen desempeño de la perovskita BSCF aún no está clara.

En este estudio, los investigadores analizaron el proceso de permeación de oxígeno y descubrieron que la adición de Ba a los óxidos de perovskita podría acelerar la cinética de la reacción de intercambio de superficie de oxígeno.

Identificaron la precipitación de BaO_x nanopartículas en la superficie de los materiales BSCF en una atmósfera de oxígeno a alta temperatura mediante microscopía electrónica ambiental, y demostró que los materiales que contienen Ba que podrían precipitarse o descomponerse en BaO_x tienen una alta actividad catalítica para el proceso de activación de oxígeno.

Además, combinado con el cálculo DFT, encontraron que el BaO_x precipitado Las nanopartículas podrían reducir las barreras energéticas de la adsorción y disociación de moléculas de oxígeno en la reducción y desorción de oxígeno del proceso de evolución de oxígeno, acelerando así la cinética de la reacción de intercambio de oxígeno en la interfaz gas-sólido.

"Este estudio proporciona una base científica para el diseño de membranas permeables al oxígeno y materiales electrocatalíticos", dijo el profesor Yang. + Explora más

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