近日，我所电镜技术研究组（DNL2002）刘伟研究员与无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎、朱雪峰研究员团队合作，在含钡钙钛矿材料的高温氧活化机制研究中取得新进展，借助环境透射电子显微镜等原位表征技术，揭示了高温氧化过程中含钡钙钛矿材料表面析出钡的氧化物种。同时发现BaO/BaO₂纳米粒子对氧活化具有超高的活性。这一发现对揭示含Ba钙钛矿表面高温氧活化和输运机制具有重要意义。

本工作中主要利用我所能源研究技术平台(DNL20)环境透射电子显微镜FEI Titan Cubed Themis G3 300，利用FIB微纳加工技术，从实际应用钙钛矿薄膜中提取微米级薄片并负载到MEMS芯片加热观察区，整个流程高度精密和敏感（图一），突破了从微观原位条件下跟踪了高温O₂气氛中含钡钙钛矿材料表面钡的氧化物的析出过程（图二），并结合球差电镜的原子分辨HRTEM，电子能量损失谱（EELS，点扫、线扫、面扫）以及元素分布等(EDS mapping)等对氧化过程中析出物的价态和元素分布等进行详细分析。通过对氧化过程的分析阐明钡的氧化物在不同温度状态下的动态变化。同时研究团队发现Ba的掺入能够显著加快氧表面交换反应速率，通过DFT计算发现析出的BaO_x纳米粒子能够显著降低氧化还原过程中氧分子吸附解离的能垒。该项研究阐明了含钡钙钛矿材料活性提升的原因。

相关研究成果以“Oxygen Activation on Ba-containing Perovskite Materials”为题，于近日发表Science Advances上。该工作的共同第一作者是我所504组博士后祝悦、我室联合培养博士生刘冬冬、504组博士研究生井慧娟。上述工作得到中科院B类先导专项“能源化学转化的本质与调控”、国家自然科学基金和中国博士后基金等项目的资助。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn4072