8月3日消息，研究团队在arXiv预印本平台发表论文，提出了一组机制依赖型（mechanism-dependent）描述符，能够预测钙钛矿氧化物在清洁能源技术中的氧气存储和释放能力，为高温空气分离和化学链反应等应用的材料设计提供了理论工具。

钙钛矿氧化物（ABO3结构）能够可逆地容纳大幅度的氧化学计量比变化，使其在化学链燃烧、储氧和高温空气分离等清洁能源技术中具有重要应用潜力。然而，不同钙钛矿材料的储氧机理存在显著差异，缺乏统一的预测模型来指导材料选择和优化。

该研究识别出钙钛矿储氧的两种主导机制：一种是温度驱动的氧空位形成（热化学还原），另一种是分压驱动的氧交换（氧化还原摆动）。研究团队为每种机制推导了描述符——基于B位过渡金属离子的d电子构型、金属-氧键共价性和晶格畸变参数的组合——能够定量预测不同钙钛矿的氧容量。

验证表明，这些描述符在涵盖锰基、铁基和钴基钙钛矿的超过50种组成中显示出良好的预测精度。特别地，Ca-Ce-Ti-Mn体系在两步热化学水分解制氢应用中展现出优化的氧空位形成能，平衡了易还原性和结构稳定性需求。

化学链燃烧（CLC）是一种固有的二氧化碳分离燃烧技术，钙钛矿作为载氧体可将燃烧产生的CO2浓度提高至95%以上。目前CLC的规模化瓶颈之一是载氧体的耐久性和成本。该研究提供的描述符有望将载氧体材料的开发周期从试错法的数年缩短至计算筛选的数周。 （来源：arXiv）