Ab Initio Investigation of Migration Mechanisms in La Apatites
Ab Initio Investigation of Migration Mechanisms in La Apatites
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磷灰石中迁移机制的从头算研究
DOI：
10.1021/acsaem.9b00226
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发表时间：
2019
影响因子：
6.4
通讯作者：
S. Grieshammer
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
T. Schultze;J. Arnold;S. Grieshammer
镧磷灰石结构是一种很有前途的固体电解质材料，在中温下超过了氧化钇稳定的氧化锆的氧离子电导率。近年来，已经发表了一些关于La磷灰石的实验贡献，但结果各不相同。为了进一步优化这些材料并预测类似结构的性能，需要对依赖于组成的迁移进行全面的描述。本文用密度泛函理论研究了La9.33Si6O26、La10Si6O27和La8B2Si6O26(B=镁、钙、锶、钡)的组成。考虑了不同的迁移路径，通过攀登镜像推挤弹性带计算得到了空位和间隙机制的迁移能。在高导电性的La隧道内和La隧道之间的平面内考虑了迁移。在所研究的所有掺杂组元中，La8Sr2Si6O26的空位和间隙机制沿c轴的迁移能最小，与实验数据一致。此外，结果表明，迁移机制的类型取决于合成的成分，而缺陷的热激发对迁移机制的影响不大。根据我们的结果，我们推测氧离子电导的活化能主要由面外的迁移决定。
Lanthanum apatite structures are promising materials for solid-state electrolytes, exceeding the oxygen ion conductivity of yttria-stabilized zirconia at intermediate temperatures. In recent years, several experimental contributions on La apatites have been published, however, with divergent results. A comprehensive description of migration in dependence on composition is required to further optimize these materials and to predict the properties of similar structures. In this work, the compositions La9.33Si6O26, La10Si6O27, and La8B2Si6O26(B= Mg, Ca, Sr, Ba) are investigated by means of density functional theory. Different migration paths are considered, and migration energies are obtained via climbing-image nudged elastic band calculations for both the vacancy and interstitialcy mechanism. Migration inside the highly conductive La-tunnel and in theabplane between La-tunnels is taken into consideration. Among all investigatedBdoped compositions, La8Sr2Si6O26shows a minimum in migration energy along thec-axis for the vacancy and interstitialcy mechanism in agreement with the experimental data. Furthermore, the results indicate that the type of migration mechanism depends on the synthesized composition, while the thermal excitation of defects plays a minor role. From our results, we infer that the activation energy of oxygen ion conductivity is mainly governed by the migration in theabplane.
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氧化离子导电镧氧磷灰石在 295 K 至 1073 K 加热过程中的结构变化
DOI：
--
发表时间：
2007
期刊：
Solid State Ionics 178
影响因子：
--
作者：
上野俊吉;中嶋英雄;福田 功一郎;村上 英興;上野俊吉;福田 功一郎;橋本 忍;上野俊吉・中嶋英雄;H. Murakami;武田 はやみ;上野俊吉・林礼明・中嶋英雄;Kiminori Sato;岩田 知之
通讯作者：
岩田 知之
影响因子：
3.2
作者：
Yoshioka, Hideki;Nojiri, Yoshihiro;Tanase, Shigeo
通讯作者：
Tanase, Shigeo
氧超化学计量硅酸镧磷灰石的晶体结构和沿 c 轴的氧化物离子电导率
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
作者：
原 晋次;大藪 雅之;浅香 透;福田 功一郎
通讯作者：
福田 功一郎
影响因子：
8.6
作者：
Bechade, Emilie;Masson, Olivier;Champion, Eric
通讯作者：
Champion, Eric
影响因子：
--
作者：
León-Reina, L;Losilla, ER;Aranda, MAG
通讯作者：
Aranda, MAG