太阳能热化学制氢技术STCH（Solar thermochemical hydrogen production）是一种代替从化石燃料制氢的可行路线，即使目前大量实验方法能够进行STCH性能进行准确的测试，对化学结构复杂的材料体系进行筛选，寻找其中可能具有优异性质的材料仍具有非常大挑战。

有鉴于此，美国国家可再生能源实验室Su Jeong Heo、Andriy Zakutayev等报道通过材料块体合成、高通量薄膜制备结合，发现双位点Ce取代(Ba,Sr)-MnO₃氧化物钙钛矿材料的钙钛矿材料具有STCH应用前景。

本文要点：

（1）

作者发现当Ce修饰在10H-BaMnO₃的B位点，修饰在SrMnO₃的A位点，制氢性能比CeO₂的性能提高2-3倍，但是这些Ce取代钙钛矿单晶材料面临着难以重新氧化的问题。在A、B双位点对(Ba,Sr)MnO₃进行Ce取代，(Ba,Sr,Ce)(Mn,Ce)O₃，形成薄膜材料，改善了六方10H、四方3C结构钙钛矿材料的结构稳定性，因此能够提高热力学可逆循环。

（2）

比如，四方3C结构(Sr,Ce)MnO₃材料在90 %的Ba取代和>1000 ℃种结构具有较薄的稳定性，在六方10H结构晶相Ba(Ce,Mn)O₃种，通过Sr取代能够提高10H结构稳定性，而且当Ce含量增加，萤石（fluorite）杂相的含量得以降低。作者进行热化学分解水性质测试发现，Ce掺杂修饰的钙钛矿材料的性质提高了2-3倍。

本文研究结果说明通过高通量实验有助于筛选STCH应用的可行复杂氧化物材料。

参考文献

Su Jeong Heo*, Michael Sanders, Ryan O’Hayre, and Andriy Zakutayev*, Double-Site Substitution of Ce into (Ba, Sr)MnO₃ Perovskites for Solar Thermochemical Hydrogen Production, ACS Energy Lett. 2021, 6, 3037–3043

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01214

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01214