Mechanical properties of M-Zr (M=Cr, Al, Mn) co-doped ceria: A first-principles study
Mechanical properties of M-Zr (M=Cr, Al, Mn) co-doped ceria: A first-principles study
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M-Zr（M=Cr、Al、Mn）共掺杂二氧化铈的机械性能：第一性原理研究
DOI：
10.1088/1755-1315/657/1/012032
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发表时间：
2021-02
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
阎佳思
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
肖伟;施静敏;孙璐;王雪;周格格;阎佳思
锆掺杂氧化铈具有优良的物理化学性能，在三效催化剂工业中得到了广泛的应用。共掺杂技术通过阻止CeO 2和ZrO 2的相分离来提高材料的稳定性。本文研究了M-Zr共掺杂体系（M= Cr、Al和Mn）在不同生长条件和外加应力下的稳定性。结果表明，富氧生长条件有利于这些化合物的形成。与Cr和Mn原子相比，Al原子产生了不同类型的晶格畸变，这些畸变都能提高整个体系的稳定性。在这些候选物中，Al-Zr共掺杂可以最容易地形成。此外，我们的研究表明，在一个小的应变范围内，共掺杂可以提高系统的固溶强化的机械性能。
Zr-doped ceria has been extensively been used in three-way catalyst industry due to the excellent physical and chemical properties. Co-doping technology is always employed to improve the stability of the materials by hindering the phase segregation into CeO2 and ZrO2 individual phases. In this paper, we have intensively studied the stability of M-Zr co-doping systems (M= Cr, Al and Mn) under different growth conditions and under the applied stress. The results show that the O-rich growth condition is very beneficial to the formation of these compounds. Compared with Cr and Mn atoms, Al atoms produce a different type of lattice distortions, which all can improve the stability of the whole system. Among these candidates, Al-Zr co-doping can be most easily formed. Furthermore, our researches demonstrate that under a small strain range, co-doping might increase the mechanical properties of the systems by the solid solution strengthening.
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