近日，我所催化基础国家重点实验室碳基资源电催化转化研究组（523组）与中国科学院过程工程研究所合作，在固体氧化物电解池（SOEC）阴极高温CO₂电解反应活性调控方面取得新进展，通过精准构筑高温稳定的单原子催化剂，实现高温CO₂电解性能明显提升。

SOEC因其高电流密度、高法拉第效率、低过电势等优势，被认为是一种具有广泛应用前景的CO₂电催化转化器件。其中，阴极CO₂吸附和活化对于高温CO₂电解至关重要。然而，现有阴极材料中的氧离子导体电催化活性较低，制约了SOEC性能的进一步提升。

本研究利用高温有氧焙烧法将单原子Ru锚定在SOEC阴极中氧离子导体（Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ，SDC）表面，二者间存在的强共价金属-载体相互作用，可有效提升单原子的高温稳定性，同时，能够调控SDC表面电子结构，促进氧空位形成，增强CO₂吸附和活化，最终显著降低SOEC欧姆电阻和极化电阻，实现高温CO₂电解活性大幅度提升，在1.6V和800°C条件下，Ru₁/SDC-La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ阴极的电流密度可高达2.39A/cm²。该工作扩展了单原子催化剂在SOEC高温电催化领域中的应用，发展了一种可在原子尺度上优化SOEC阴极电子结构和电催化活性的研究策略，为高效SOEC阴极材料的设计提供了参考。

相关研究成果以“Surface Activation by Single Ruthenium Atoms for Enhanced High-Temperature CO₂ Electrolysis”为题，发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该工作的第一作者是502组宋月锋副研究员。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 宋月锋）

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202313361

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