Fe0/Gaδ+-Ov界面协同增强石榴石化学循环水分解制氢性能研究

《Applied Catalysis B-Environment and Energy》：In-situ formed interface with Fe0 and Gaδ+-O v in garnets boosting H 2 production in chemical looping H 2O splitting

本文报道了Ga掺杂石榴石(Y3Fe2GaxAl3-xO12)在化学循环水分解(CLWS)中的卓越性能，通过形成Fe0/Gaδ+-Ov（氧空位）界面协同促进H2O解离，实现Fe0直接氧化为Fe3+回归晶格，获得195.3 mL·min-1·g-1的峰值产氢速率和60.7 mL·g-1的产氢量，为清洁能源技术提供新策略。

　　

章节亮点

新鲜YF₂G_xA_3-x（x=0、1和2）石榴石的表征

图S2展示了新鲜石榴石样品的X射线衍射图谱。所有样品中除石榴石相外均未检测到铁氧化物或镓氧化物的特征峰，表明Fe和Ga离子成功融入石榴石晶格。通过EDS元素映射结果（图S3）可进一步证实，Y、Fe、Ga、Al和O元素均匀分布无富集。⁵⁷Fe穆斯堡尔谱分析显示...（后续内容因原文截断未完整呈现，此处保留专业表述框架）

结论

总而言之，Ga掺杂石榴石实现了高效水分解，YF₂G₂A₁表现出最优性能，其峰值产氢速率达195.3 mL·min^-1·g^-1，产氢量为60.7 mL·g^-1，氢气纯度100%且无CO_x副产物，并在多轮氧化还原循环中保持卓越稳定性。这归因于甲烷还原后石榴石中原位形成的Fe⁰/Ga^δ+-O_v界面，该界面有效促进了H₂O解离，驱动Fe⁰直接氧化为Fe³⁺回归石榴石晶格。