CaO或BaO与Sm2O3共掺杂CeO2体系电子结构和氧离子迁移的DFT+U研究

使用GGA+U方法研究了CaO或BaO与Sm2O3共掺杂CeO2体系几何和电子结构及氧离子迁移。计算结果表明，Ba和Sm均靠近氧空位时BaSmCe30O63体系最稳定；Sm靠近，Ca远离氧空位时CaSmCe30O63体系最稳定。BaSmCe30O63和CaSmCe30O63体系中均不存在Ce4+变价。对CaSmCe30O63体系氧离子迁移的研究发现，当氧离子迁移到空位时，迁移能大小顺序为Em(3→V)< Em(1→V)< Em(4→V)< Em(2→V)，这一规律源于氧离子与低价掺杂离子产生负电势之间的排斥作用；对BaSmCe30O63体系氧离子迁移的研究发现，当空位迁移到周围氧离子时，迁移能大小顺序为Em(V→3)< Em(V→5)< Em(V→1)，这一规律源于氧空位产生的正电势与低价掺杂离子产生的负电势之间的吸引作用。此外，CaSmCe30O63体系最小迁移能小于SmCe31O63体系，证实了CeO2-Sm2O3-CaO体系离子电导率大于CeO2-Sm2O3体系的实验结果