近日，CPC课题组博士后田鑫在Applied Catalysis B: Environmental期刊上发表了题为“Ce-modified SrFeO_3-δ for ethane oxidative dehydrogenation coupled with CO₂ splitting via a chemical looping scheme”的研究论文（DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120894），赵海波教授为通讯作者。文章研究了基于化学链循环实现乙烷和CO₂协同高值利用的过程。研究人员采用经Ce修饰的SrFeO_3-δ钙钛矿型氧化物作为载氧体，验证了化学链乙烷氧化脱氢制乙烯耦合CO₂还原制CO的可行性，并且在数十次循环氧化还原中得到了稳定的乙烯收率和CO产率。同时，基于密度泛函理论（DFT）计算，深入解析了Ce修饰的作用机制以及不同氧化剂（CO₂或O₂）再生对载氧体氧化脱氢选择性影响的内在原理，为定向设计适合于该过程的高效载氧体颗粒提供了可参考的思路。

本文采用Ce修饰的SrFeO_3-δ载氧体实现了基于化学链循环的乙烷氧化脱氢制乙烯和CO₂还原制CO过程。在39次循环乙烷氧化脱氢和CO₂还原反应中，0.2Ce/SrFeO₃载氧体得到了两倍于乙烷热裂解过程的乙烯收率，同时在CO₂还原步骤中的瞬时CO₂转化率最高达69.4%。采用CO₂而非O₂对载氧体进行氧化再生可显著提高其乙烯选择性，且对载氧体的反应活性影响不大。XPS分析显示，适量Ce的引入可通过改变SrFeO_3-δ基材颗粒近表面Fe²⁺/(Fe³⁺+Fe⁴⁺)的比例以及活性氧物种的含量以提高其反应活性。DFT计算结果表明，Ce修饰可降低SrFeO_3-δ基材的表面氧空位形成能，同时CO₂再生相比O₂再生的载氧体颗粒具有更高的晶格氧扩散阻力，这些计算结果为不同载氧体反应特性的差异提供了重要的理论解释。