%0 Journal Article
%T 金属掺杂的CeO2体系电子结构和氧离子迁移能的DFT+U研究
%A 贾桂霄
%A 郝文兴
%A 潘飞
%A 杨吉春
%A 章永凡
%J 化学学报
%P 1668-1675
%D 2013
%R 10.6023/A13070686
%X 使用DFT和DFT+U方法研究了Ca，Ba，Sm与Zr在CeO2体系中的掺杂能及其掺杂对缺陷形成能和氧离子迁移能的影响规律.计算结果表明，对未含有氧离子空位的掺杂体系，掺杂能随着掺杂离子半径的增大而增大；对含有氧离子空位的掺杂体系，掺杂能受到掺杂离子半径和价态的影响；对各种掺杂体系电子结构的研究发现，在还原CeO2，Zr和Sm掺杂的CeO2体系中，由于氧空位捕获电子使Fermi能级升高；在碱土金属掺杂的CeO2体系中，由于Ca2+和Ba2+取代高价态Ce4+而产生的负电荷恰恰与氧离子空位产生的正电荷中和，因此Fermi能级几乎没有移动；还原CeO2和Zr掺杂的CeO2体系均含有Ce3+，其新态位于Ce4f和O2p之间，这将导致CeO2体系具有离子和电子导电特性；Ca，Ba和Sm的掺杂均抑制了CeO2体系中Ce4+的变价.使用NEB方法对氧离子迁移能进行了研究，且结果表明，氧离子到空位的迁移路径几乎沿一条直线进行；当掺杂Ca，Ba，Sm与Zr时，氧离子迁移能均小于纯CeO2体系的；在这些掺杂体系中，Ba掺杂的体系氧离子迁移能最小，掺杂能较大，这可能导致在实验中常通过加入第三类掺杂物来引入Ba.
%K 二氧化铈
%K DFT+U
%K 掺杂能
%K 缺陷形成能
%K 离子迁移能
%U http://sioc-journal.cn/CN/abstract/abstract343576.shtml