钙钛矿中的界面氧浓度（空穴氧浓度）在很大程度上改变了反应的选择性，而界面氧浓度（空穴氧浓度）与体相中的氧和晶格氧扩散到界面上参加反应的速率有关。通过将A位点的La用Sr取代，将B位点的Fe用Co取代，能够显著提高ABO₃型钙钛矿的氧迁移性。当氧迁移率提高后，界面上的氧浓度得以提高，因此改善了催化活性。挪威科技大学De Chen和华东理工大学Yi-An Zhu报道了La_1–xSr_xFeO_3−δ(x = 0, 0.2, 0.5)和La_0.5Sr_0.5Fe_1–xCo_xO_3−δ (x = 0.5，1)甲烷氧化反应的机理和反应选择性随组成的变化，描述了氧空穴的形成和钙钛矿中氧迁移性之间的关系，并且发现氧的迁移性和催化活性、反应选择性之间有很重要的关系。

本文要点：

（1） 合成步骤。

使用喷雾法（spray drying）合成了La_1–xSr_xFeO_3−δ(x = 0, 0.2, 0.5)和La_0.5Sr_0.5Fe_1–xCo_xO_3−δ (x = 0.5，1)，通过将甘氨酸/硝酸盐溶液喷射到150 ^oC热板上，随后将干燥的混合物在氧化铝坩埚中在1073~1173 K下处理，将处理后的氧化物球磨处理，在900 ^oC加热10~24小时。使用UVVIS对钙钛矿吸收带边进行测试，XPS对钙钛矿的元素组成和价态（特别是氧的价态和化学环境）进行表征。

（2） 钙钛矿组成和催化活性之间的关系。

对钙钛矿中氧迁移过程和氧空穴之间的关系从理论上给出了定量关系，从氧空穴的形成能和晶格氧离子的角度对机理进行表征。由于甲烷的氧化反应首先通过甲烷切断C-H键，随后得到的CH中间体在界面上发生氧化反应，因此作者通过密度泛函理论对甲烷氧化中的中间体和过渡态（特别对关键中间体CH₂）进行研究。研究了空穴生成能随晶格氧离子之间的关系，不同组成的钙钛矿中氧的迁移速率和催化活性的定量关系。

参考文献

Hui Chang; Erlend Bjørgum; Oana Mihai; Jie Yang; Hilde Lea Lein; Tor Grande; Steinar Raaen; Yi-An Zhu*; Anders Holmen; De Chen*

Effects of Oxygen Mobility in La–Fe-Based Perovskites on the Catalytic Activity and Selectivity of Methane Oxidation, ACS Catal. 2020, 10, XXX, 3707-3719

DOI: 10.1021/acscatal.9b05154

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.9b05154