通过两步金属氧化物氧化还原循环进行CO₂和H₂O的热化学分解，为生产太阳能燃料提供了一条极有效途径。钙钛矿型氧化物（通式为ABO₃）由于具有高的结构和热力学可调性，作为一种极具吸引力的氧化还原材料以替代最先进的氧化铈（CeO₂）材料引起了人们的关注。

近日，瑞士苏黎世大学Greta R. Patzke，J. Madhusudhan Naik报道了一种新型的铈取代的镧锶锰氧化物复合氧化物，La³⁺_0.48Sr²⁺_0.52(Ce⁴⁺_0.06Mn³⁺_0.79)O_2.55（LSC25M75），旨在克服CeO₂和钙钛矿型氧化物之间的热力学限制，弥补两者之间的差距。

文章要点

1）研究人员利用热重分析仪和红外炉反应器对LSC25M75的热化学CO₂裂解氧化还原循环性能进行了研究，结果表明，基于LSC25M75的CO₂裂解为CO的转化率是性能最佳的锰基钙钛矿氧化物La_0.60Sr_0.40MnO₃的两倍。

2）利用原位高温中子、同步辐射X射线和电子衍射实验等表征，研究人员揭示了热化学钙钛矿氧化物材料的结构和机理。提出了一种新的CO2裂解反应机理，包括由还原温度（1350 °C）下的n=1 Ruddlesden-Popper相(Sr_1.10La_0.64Ce_0.26)MnO_3.88（I4/mmm，K₂NiF₄型）到再氧化时n=2的Ruddlesden-Popper相(Sr_2.60La_0.22Ce_0.18)Mn₂O_6.6（I4/mmm，Sr₃Ti₂O₇型）的可逆温度诱导相变。

参考文献

J. Madhusudhan Naik, et al, Reversible Phase Transformations in Novel Ce-Substituted Perovskite Oxide Composites for Solar Thermochemical Redox Splitting of CO₂, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202003532

https://doi.org/10.1002/aenm.202003532