SrCoO3-δ基材料表面催化機制與體相輸運性能的研究.pdf

1、SrCoO3-δ基鈣鈦礦氧化物材料是一類重要的功能材料，由于其具有離子-電子混合導電性，最初被用作透氧膜材料。立方相SrCoO3-δ表現出高的離子-電子混合電導，因此大量研究通過SrCoO3-δ基材料A位或B位替代以改善其結構穩(wěn)定性及電化學性能。近些年來，通過A位和B位部分替代的SrCoO3-δ基鈣鈦礦氧化物(Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)O3-δ(BSCF)作為固體氧化物燃料電池(SOFC)陰極材料的應用也成為該領域的

2、研究熱點。本文基于密度泛函理論(DFT)，利用第一性原理計算研究了SrCoO3-δ基陰極表面氧氣催化機制以及體相氧輸運性能。
　　首先，構建低指數的(100)，(110)面并研究了其表面穩(wěn)定性，結果表明(110)面由于存在大的極化而不穩(wěn)定。進而，通過氧氣在(110)面吸附的優(yōu)化計算確定了最佳吸附位。其次，利用分子動力學研究了氧氣在含缺陷1×1，2×1(110)面的吸附解離過程，結果表明，2×1(110)面表面的吸附解離過程幾乎沒有

3、勢壘，吸附過程為化學吸附，而1×1(110)面的吸附解離過程存在較大勢壘，過渡態(tài)為氧氣分子的解離。此外，對1×1(110)的吸附過程進行了布居分析，詳細的闡述了氧氣從吸附，解離到進入氧空位的電荷轉移機制。
　　另一方面，分別利用Ba，Fe部分取代SrCoO3-δ超胞中A位和B位離子，構建了三種不等價(Ba0.5Sr0.5)(Co0.75Fe0.25)O3-δ模型。進而在三種模型中分別構建等價和不等價氧空位，計算研究了體相的氧空位形