近日，中国矿业大学研究团队在材料领域权威期刊《Journal of Materials Chemistry A》发表碳中和CO₂电催化重要研究成果。团队系统研究14种无放射性镧系元素掺杂镍基催化材料，首次建立镧系本征掺杂改性、电磁外场强化调控的一体化催化机理研究，浪声科学 FRINGE D200桌面式X射线衍射仪为本研究晶体结构、物相演变分析提供核心表征支撑。

研究核心亮点

电催化 CO₂还原(eCO₂RR)是实现人工碳循环、消纳可再生能源的核心技术，但纯镍基催化剂存在CO产物选择性偏低的行业痛点。本研究团队制备全系列镧系掺杂镍基纳米催化剂，实现双重性能突破，并建立全新统一理论机制：

（1）镧系掺杂显著提升CO催化选择性 

镧系元素原子半径更大，掺杂后会引发镍晶格扩张，精准调控镍位点电子结构。同等测试条件下，纯镍催化剂 CO 法拉第效率仅 72.8%；全部镧系改性样品 CO 选择性均突破 90%，其中 Ni-Er、Ni-Tm 体系性能最优，法拉第效率高达 98.4%，催化剂电荷转移阻力平均降低 47.3%。

（2）电场、磁场可等效强化催化反应活性

外加电场、磁场均能有效提升 CO2还原电流密度，强化效果随外场强度提升而增强；施加 1T 恒定磁场后，催化体系电荷转移阻力平均下降 20.3%。

（3）打通材料改性与外场调控统一理论边界 

研究证实，镧系元素掺杂、电磁外场调控两种改性路径底层作用逻辑一致：二者均通过加速催化剂界面电荷传递效率提升 eCO₂RR 催化性能。结合 XRD、TEM 系列表征联合验证，该镧系掺杂镍基催化剂在电解工况下晶体结构稳定，具备规模化工业化应用潜力。

FRINGE D200核心支撑作用

在本次论文研究中，FRINGE D200 桌面式X射线衍射仪作为物相与晶体结构表征的核心设备，承担了以下关键作用：

（1）精准识别金属镍基底、稀土氧化物、LnNi_X金属间化合物，直接证实镧系元素成功掺杂进入镍晶格；

（2）定量解析稀土掺杂导致的晶格扩张，与 TEM 数据相互印证；

（3）对比电解前后样品XRD图谱，验证催化剂晶体结构长效稳定；

（4）统一解析全系列样品晶体结构演变规律，排除结构差异干扰，锚定电子结构调控为性能提升核心。

结语

CO₂电催化还原是实现碳循环与可再生能源存储的关键技术路径。XRD晶体衍射分析始终是催化剂材料研发中物相鉴定、结构演变追踪、构效关系解析不可或缺的核心表征手段。

作为国产X射线衍射仪器的创新企业，浪声科学始终深耕XRD核心技术，为高校院所、重点实验室及新能源企业提供高精准、高稳定、智能化的全套解决方案。从基础学术研究到前沿机理探索，我们持续以精准可靠的XRD数据，赋能新能源材料研发、碳中和催化机制探索及高端制造质量控制，为科研决策提供坚实支撑。