近日，中國礦業大學研究團隊在材料領域期刊《Journal of Materials Chemistry A》發表碳中和CO2電催化重要研究成果。團隊系統研究14種無放射性鑭系元素摻雜鎳基催化材料，第一次建立鑭系本征摻雜改性、電磁外場強化調控的一體化催化機理研究，浪聲科學 FRINGE D200桌面式X射線衍射儀為本研究晶體結構、物相演變分析提供核心表征支撐。

研究核心亮點

電催化 CO2還原(eCO2RR)是實現人工碳循環、消納可再生能源的核心技術，但純鎳基催化劑存在CO產物選擇性偏低的行業痛點。本研究團隊制備全系列鑭系摻雜鎳基納米催化劑，實現雙重性能突破，并建立全新統一理論機制：

（1）鑭系摻雜顯著提升CO催化選擇性 

鑭系元素原子半徑更大，摻雜后會引發鎳晶格擴張，精準調控鎳位點電子結構。同等測試條件下，純鎳催化劑 CO 法拉第效率僅 72.8%；全部鑭系改性樣品 CO 選擇性均突破 90%，其中 Ni-Er、Ni-Tm 體系性能最佳，法拉第效率高達 98.4%，催化劑電荷轉移阻力平均降低 47.3%。

（2）電場、磁場可等效強化催化反應活性

外加電場、磁場均能有效提升 CO2還原電流密度，強化效果隨外場強度提升而增強；施加 1T 恒定磁場后，催化體系電荷轉移阻力平均下降 20.3%。

（3）打通材料改性與外場調控統一理論邊界 

研究證實，鑭系元素摻雜、電磁外場調控兩種改性路徑底層作用邏輯一致：二者均通過加速催化劑界面電荷傳遞效率提升 eCO2RR 催化性能。結合 XRD、TEM 系列表征聯合驗證，該鑭系摻雜鎳基催化劑在電解工況下晶體結構穩定，具備規?；I化應用潛力。

FRINGE D200核心支撐作用

在本次論文研究中，FRINGE D200 桌面式X射線衍射儀作為物相與晶體結構表征的核心設備，承擔了以下關鍵作用：

（1）精準識別金屬鎳基底、稀土氧化物、LnNiX金屬間化合物，直接證實鑭系元素成功摻雜進入鎳晶格；

（2）定量解析稀土摻雜導致的晶格擴張，與 TEM 數據相互印證；

（3）對比電解前后樣品XRD圖譜，驗證催化劑晶體結構長效穩定；

（4）統一解析全系列樣品晶體結構演變規律，排除結構差異干擾，錨定電子結構調控為性能提升核心。

結語

CO2電催化還原是實現碳循環與可再生能源存儲的關鍵技術路徑。XRD晶體衍射分析始終是催化劑材料研發中物相鑒定、結構演變追蹤、構效關系解析的核心表征手段。

作為國產X射線衍射儀器的創新企業，浪聲科學始終深耕XRD核心技術，為高校院所、重點實驗室及新能源企業提供高精準、高穩定、智能化的全套解決方案。從基礎學術研究到前沿機理探索，我們持續以精準可靠的XRD數據，賦能新能源材料研發、碳中和催化機制探索及制造質量控制，為科研決策提供堅實支撐。