具有声子玻璃电子晶体特征的三元层状热电材料的高通量计算
批准号:
51602196
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
朱虹
依托单位:
学科分类:
无机非金属能量转换与存储材料
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘科、邬嘉义
中文摘要
由电子传输层和强声子散射层构成的三元层状热电材料具有极低的热导率,其丰富的元素组合和多元的晶体结构提供了较大的热电性能优化空间。本项目拟采用高通量计算模拟结合数据挖掘的方法,针对铜基和银基具有层状结构的三元热电材料尤其是化学计量比为1:1:2的材料进行系统的理论研究,期望就这类材料现在面临的主要问题(结构复杂、功率因子低、载流子浓度不理想)提出理论解释及优化方案。旨在建立针对热电材料设计的高通量计算平台和相关数据库,获得无毒的、稳定的、性能优异的新型层状热电材料系统,研究材料稳定性、电输运、缺陷等与组分和晶体结构的关联作用,建立层状热电材料的优化准则,为实验开发提供理论指导并加速新型层状热电材料的性能突破。
英文摘要
Layered ternary compounds, composed of electron transport layers and strong phonon scattering layers, have ultra-low thermal conductivities but limited power factors. Due to the wide chemical and structural space, their thermoelectric properties could be largely improved. This project will combine high throughput computations and data mining to quickly screen copper and silver based ternary compounds in layered structures, especially those with a stoichiometric ratio of 1:1:2. Within this project, we will establish a high throughput thermoelectric materials design platform and database to obtain nontoxic and stable advanced layered thermoelectric materials. We will try to obtain a better understanding of the main issues currently associated with layered compounds, such as complicated structures, low power factor and nonideal carrier concentration. The correlation between properties of interest, such as stability, power factor and defect formation energy, and basic chemical and structural properties will also be established through a careful data mining study. The eventual goal is to establish design principles to guide experimental synthesis and advance layered thermoelectric materials development.
由电子传输层和强声子散射层构成的三元热电材料具有极低的热导率,其丰富的元素 组合和多元的晶体结构提供了较大的热电性能优化空间。本项目运用高通量第一性原理计算,对P3m1和I-42d结构的XYZ2(X,Y,Z分别代表三价,一价,负二价元素)材料的稳定性、电子结构、电输运性能等进行理论预测并将结果存入数据库。对数据库所有化合物进行稳定性分析,并对稳定化合物进行基于zT值的筛选,结合机器学习算法寻找并解释兼具高稳定性和高zT值的XYZ2型热电材料的关键因素。通过本研究,我们发现了碱金属塞贝克有效质量主导型以及d区元素-第五主族复杂因子主导型的两类高性能XYZ2热电材料,得到600K,1020cm-3载流子浓度下zT值高于1.5的高性能热电材料29种,其中p型空间群为P3m1的AgBiS2在上述条件下的理论计算zT值高达2.676。同时化合物的成分变化引起的轨道能量不同,最终形成带边简并度形貌不同的电子结构,是产生上述两种不同高性能热电材料的物理本质。
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First-principles calculations and experimental studies of XYZ(2) thermoelectric compounds: detailed analysis of van der Waals interactions
XYZ(2)热电化合物的第一性原理计算和实验研究:范德华相互作用的详细分析
DOI:
10.1039/c8ta06470a
发表时间:
2018
期刊:
Journal of Materials Chemistry A
影响因子:
11.9
作者:
[Pohls Jan Hendrik, Luo Zhe, Aydemir Umut, Sun Jon Paul, Hao Shiqiang, He Jiangang, Hill Ian G, Hautier Geoffroy, Jain Anubhav, Zeng Xiaoqin, Wolverton Chris, Snyder G Jeffrey, Zhu Hong, White Mary Anne]
通讯作者:
White Mary Anne
A Li2CuPS4 superionic conductor: a new sulfide-based solid-state electrolyte
Li2CuPS4超离子导体:新型硫化物固态电解质
DOI:
10.1039/c9ta01317b
发表时间:
2019-05-28
期刊:
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子:
11.9
作者:
[Xu, Zhenming, Chen, Ronghan, Zhu, Hong]
通讯作者:
Zhu, Hong
Two-Dimensional Manganese Nitride Monolayer with Room Temperature Rigid Ferromagnetism under Strain
应变下具有室温刚性铁磁性的二维氮化锰单层
DOI:
10.1021/acs.jpcc.8b02323
发表时间:
2018-06
期刊:
Journal of Physical Chemistry C
影响因子:
3.7
作者:
[Xu Zhenming, Zhu Hong]
通讯作者:
Zhu Hong
LiCrS2 and LiMnS2 Cathodes with Extraordinary Mixed Electron-Ion Conductivities and Favorable Interfacial Compatibilities with Sulfide Electrolyte
LiCrS2 和 LiMnS2 阴极具有出色的混合电子-离子电导率以及与硫化物电解质良好的界面相容性
DOI:
10.1021/acsami.8b12026
发表时间:
2018
期刊:
ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:
9.5
作者:
[Xu Zhen Ming, Bo Shou Hang, Zhu Hong]
通讯作者:
Zhu Hong
Influence of Anion Charge on Li Ion Diffusion in a New Solid-State Electrolyte, Li3LaI6
阴离子电荷对新型固态电解质 Li3LaI6 中锂离子扩散的影响
DOI:
10.1021/acs.chemmater.9b02075
发表时间:
2019-08
期刊:
Chemistry of Materials
影响因子:
8.6
作者:
[Xu Zhenming, Chen Xin, Liu Ke, Chen Ronghan, Zeng Xiaoqin, Zhu Hong]
通讯作者:
Zhu Hong
共 6 条
基于电子结构调控的耐蚀镁合金设计方法研究
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批准号:25TS1400300
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:朱虹
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依托单位:
卤化物中锂离子传导的物理机制探究及优化设计
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批准号:82001645
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项目类别:面上项目
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:朱虹
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依托单位:
宫内高糖环境影响Apobec1介导的子代胰岛DNA去甲基化机制研究
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批准号:82001645
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2020
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负责人:朱虹
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依托单位:
卤化物中锂离子传导的物理机制探究及优化设计
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批准号:52072240
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:朱虹
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依托单位:
国内基金
海外基金