课题基金基金详情
高压下ZrO2、Bi2O3和CeO2能带结构及态密度的第一性原理研究
结题报告
批准号:
11347167
项目类别:
专项基金项目
资助金额:
5.0 万元
负责人:
王春杰
依托单位:
学科分类:
A25.基础物理
结题年份:
2014
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
王月、李超、王秋实、张凤霞
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
高压下材料电输运性质的变化与能带结构的压力效应紧密相连,利用第一性原理来计算不同压力下材料的能带结构及态密度,不仅可以探索高压下材料的新性质,而且也为从理论上解释材料的性质提供新的思路。由于能源短缺和环境污染是目前全世界面临的重要问题,因此本项目选用目前被广泛用作固体氧化物燃料电池电解质的ZrO2、Bi2O3和CeO2为研究对象有着深远的意义。第一性原理计算是基于密度泛函理论和赝势方法,利用Material Studio中的Castep软件包进行计算。通过计算得到不同压力下ZrO2、Bi2O3和CeO2带隙和电子态密度等参数,分析材料空间电荷势随压力变化的原因,探求晶界变化对材料性能的影响,从理论上解释高压下材料电导率不连续变化的根本原因,并进一步探讨相变机理。压力作用下固体氧化物燃料电池电解质材料的奇特性质也可为弥补其在常压下应用的不足、拓宽燃料电池的应用领域提供理论依据。
英文摘要
The changes of electrical transport properties are closed related to the pressure effect of energy band structure under pressure. Used first-principle method, the energy band structure and density of states were studied under pressure. It provides new ideas to further exploit the electrical properties of materials. Because of the energy shortage and environmental pollution, ZrO2, Bi2O3, and CeO2 as good performance alternative solid oxide fuel cell electrolyte materials, are widely researched. The first-principle calculation, which is based on the Density Functional Theory, is playing important role in theoretical research fields. The theoretical analysis provided by first-principle calculation can not only explain the experimental phenomena, but also provide a theoretical guide for the experiment. The changes of conductivity, space charge barrier, and grain boundary in high pressure experimental process can be explained by the band gap and density of states. Furthermore, some novel properties can be found under high pressure, which can not be exist in atmosphere pressure. The study will afford important evidence for solid oxide fuel cell researches and applications.
本研究采用第一性原理计算的方法,结合高压在位电学实验结果,解释压力作用下材料电学相关性质变化的原因,为深入研究压力作用下材料相变机理及新材料的开发提供了理论依据。其结论如下:.(1)m-ZrO2 、α-Bi2O3 和CeO2常压下都能稳定存在,都为间接带隙半导体,德拜温度均接近400 K。.(2)a-Bi2O3的压力作用下带隙减小,在100 GPa由间接带隙转变为直接带隙,在110 GPa发生金属化相变。.(3)m-ZrO2高压下(25-30 GPa)转变为直接带隙,低压下电阻的增加是压力作用下带隙变宽的结果,而在高压下晶界空间电荷起主要作用。在低压下和高压下键布局值小于0.5,说明Zr和O键一直显示强离子性。.(4)计算表明CeO2中Ce的f态电子对相变有贡献。而CeO2在压力作用下的电阻率的不连续变化点是CeO2样品不是完整化学计量比导致的,CeO2中氧缺陷的作用对电学性质有很大的影响。.上述结果证实了我们的实验结果和理论计算相结合能够作为深入解释高压下材料性质的变化依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Effects of Surfactants on the Performance of CeO2 Humidity Sensor
表面活性剂对CeO2湿度传感器性能的影响
DOI:--
发表时间:--
期刊:Mathematical Problems in Engineering
影响因子:--
作者:Wang, Chunjie;Zhang, Aihua;Karimi, Hamid Reza
通讯作者:Karimi, Hamid Reza
DOI:--
发表时间:--
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Chunjie Wang;Yue Wang
通讯作者:Yue Wang
DOI:--
发表时间:--
期刊:International Journal of Applied Ceramic Technology
影响因子:2.1
作者:Yue Wang;Chunjie Wang;Chao Li;Aihua Zhang;Yongliang Cheng
通讯作者:Yongliang Cheng
Development of La3+ Doped CeO2 Thick Film Humidity Sensors
La3掺杂CeO2厚膜湿度传感器的研制
DOI:10.1155/2014/297632
发表时间:2014-03
期刊:Abstract and Applied Analysis
影响因子:--
作者:Wang, Chunjie;Zhang, Aihua;Karimi, Hamid Reza
通讯作者:Karimi, Hamid Reza
La2(Zr0.7Ce0.3)2O7纳米热障涂层的粉化及机理研究
  • 批准号:
    11404032
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王春杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金