中科院青岛生物能源所朱佳伟AEnM：钙钛矿相结构控制策略实现高性能酸性CO₂电还原制甲烷

本文针对酸性条件下CO₂电还原制甲烷面临的选择性低和催化剂稳定性差的问题，提出了一种基于铜基双钙钛矿氧化物的相结构控制策略。研究以Sr₂CuTeO₆₋δ为模型体系，通过热还原精准调控其从四方相(I4/m)到立方相(Fm-3m)的转变，制备了三种结构明确的催化剂。结果显示，立方相SCT-(Fm-3m)在400 mA cm⁻²下甲烷法拉第效率达67%，并在300 mA cm⁻²下稳定运行超20小时，性能优于多数酸性体系铜基催化剂。机理分析表明，立方相中Cu 3d能带中心上移与氧空位协同增强关键中间体吸附，优化反应决速步，抑制析氢并促进甲烷生成。此外，亚稳态四方相在电解过程中因氧空位触发而自发重构为稳定的立方相，该策略在多种铜基钙钛矿中具有普适性。本研究为酸性介质中高效电催化制甲烷提供了全新设计思路。