当前，在减少CO₂排放和增加可再生能源利用的双重要求下，CO₂的转化利用受到研究者的广泛关注。固体氧化物电解器(SOEC)因其高电流密度、高法拉第效率、低过电势等优势，被认为是一种具有广泛应用前景的CO₂电解器件。SOEC中阳极析氧反应（oxygen evolution reaction，OER）为四电子转移过程，反应动力学缓慢，是影响整体电催化性能和稳定性的重要因素。然而目前SOEC相关研究大多集中于阴极材料，阳极材料晶体与电子结构及构效关系的认识尤为不足。因此材料晶体结构与性能间的构效关系对于高效阳极材料的设计具有重要指导意义。

近日，中国科学院大连化学物理研究所宋月锋副研究员、汪国雄研究员和包信和院士团队在固体氧化物电解池（SOEC）阳极高温析氧反应活性调控方面取得新进展，揭示了钙钛矿氧化物中离子有序性与高温析氧反应活性间的构效关系。

本工作中，该团队通过调控PrBaCo_2-xFe_xO_5+δ基钙钛矿中B位Co与Fe的比例合成了三种钙钛矿材料（PrBaCoFeO_5+δ，PrBaCo₂O_5+δ，PrBaCo_1.5Fe_0.5O_5+δ，分别标记为PBCF22，PBC，PBCF31）。通过同步辐射X射线衍射、中子衍射、高角环形暗场扫描透射电子显微镜等表征手段确认了B位金属组分对钙钛矿A位离子和氧空位排列有序性的调变作用。双钙钛矿PBC和PBCF31中Pr、Ba沿c轴有序交替排列，为A位有序结构，PBCF31中Pr-O平面内的氧空位沿b轴交替存在，为氧空位有序结构，PBCF22为无序立方钙钛矿结构。

同时，通过电化学原位、准原位物理化学表征以及密度泛函理论计算研究了离子有序性与氧空位生成、氧交换、溢流、脱附能力以及氧体相迁移扩散能力的关系。实验结果表明，PrBaCo_2-xFe_xO_5+δ中A位离子交替有序分布能够促进Pr-O平面内氧空位的形成，为氧离子迁移提供通道，从而改善了氧传输和表面反应动力学。而PBCF31中Pr-O面内氧离子的有序分布则阻碍了阳极极化条件下氧离子的体相迁移和表面扩散。

电化学性能测试表明，A位离子有序性能有效降低反应极化电阻，而氧空位有序性则增大极化电阻。其中，PBC阳极在800 ℃和2.0 V下电流密度达到3.40 A cm^-2，显著优于其他两类材料。该工作揭示了离子有序性对高温析氧反应活性的调控机制，为开发高效稳定的SOEC阳极材料提供了重要参考。