近日，中国科学院青岛生物能源与生物过程技术研究所（QIBEBT）的研究人员开发了一种新的“界面反应诱导重组”方法，用于制备具有氧化铈基薄膜的可稳定产氢的多层陶瓷膜。该成果在11月3日发表于Angewandte Chemie（应用化学）国际版。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202210485

使用界面反应诱导重组方法制备具有离子传导致密薄层的多层陶瓷膜

氢能作为清洁能源备受关注，但为了更好应用于燃料电池，需要在石化生产过程中进行纯化。使用致密氧离子传导陶瓷膜的化石衍生氢辅助水分解是一种很有前途的纯化方法，然而传统逐层沉积方法制备具有离子传导致密薄层的多层陶瓷膜繁琐且成本高昂，并且常受层间粘附性能不足（沉积的薄层通常在共烧结过程中从支撑层分层）的限制。

“在这种新方法中，通过刻意使用适当的蚀刻剂Al₂O₃，压制颗粒中的表面含铁晶粒在高温下通过界面反应选择性地蚀刻，产生反应焓，”QIBEBT的何广虎副教授说，该研究的第一作者。“预计热量会增加局部温度，以推动表面隔离的萤石型晶粒重新组装成致密的薄层，从而切断界面反应，避免薄层的连续生长。”

通过这种界面反应诱导的重组方法，研究人员发现生成的二氧化铈基层非常薄（约1μm）、高度致密并且牢固地粘附在母层上，不仅显着降低了离子传输阻力，而且确保多层膜在各种应用中的结构完整性。使用开发的多层膜，研究人员展示了通过氧化含有H₂、CH₄、CO₂、CO和H₂S的模拟焦炉气体辅助水分解产生氢气。他们发现具有CGO致密薄层的膜显示非常长的耐用性（>1000小时），强调了高性能膜反应器在实际条件下用于制氢的前景。

编译 YUXI

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