YBaCo4O7氧吸收性能的第一性原理研究
本论文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法对YBaCo4O7以及部分Co被Al和Fe替换体系的氧吸收性进行了研究。在论文的第一部分,对类钙钛矿复合材料YBaCo4O7的氧吸收性质进行了研究,优化了晶体的晶格常数,找到了体系氧吸收的稳定间隙位。 计算结果表明YBaCo4O7体系中由于具有较大的间隙,容易吸收0.5个O成为YBaCo4O7.5。与YBaCo4O7相比,YBaCo4O7.5的晶格变化不是很明显,基本保持YBaCo4O7的结构,它的晶格常数最大的变化是在[100]方向,减小了0.14(?),而其它方向的改变均小于0.1(?)。间隙氧有较大的结合能为5.84eV,表明体系非常容易吸收0.5个O原子。对于YBaCo4O7吸收1个氧原子,其结合能为5.35eV,晶格常数在[010]方向变化最大,减小了0.17(?),其他方向的变化也小于0.1(?)。在本论文的第二部分,我们研究了YBaCo4O7体系中部分Co被Al替代后结构及其氧吸收性。0.5个Al替代Co的稳定结构几乎与YBaCo4O7的结构相同。 晶格常数在[010]方向有0.15(?)的减小,[001]方向有0.18(?)的减少,而在[100]方向仅有0.06(?)的增加。三个晶体基矢夹角变化最大为2.49°。然后进一步计算了1个Al替代Co后YBaCo3AlO7的稳定结构。与未替换前相比,YBaCo3AlO7的结构变化也不大,晶格常数在[010]方向有0.18(?)的减小,三个基矢的夹角变化最大为1.73°。 在此基础上,我们研究了YBaCo3.5Al0.5O7和YBaCo3AlO7的氧吸收性质,发现YBaCo3AlO7比YBaCo3.5Al0.5O7更容易吸收氧,因前者的结合能较后者的大。在本论文的第三部分我们研究了YBaCo4O7中部分Co被Fe替代体系的结构和其氧吸收性。 通过计算它们的替换能,发现替换量达到在一个YBaCo4O7单元中的1个Co被Fe替代时,替换能小于零,替换体系不稳定。研究YBaCo3.5Fe0.5O7吸收氧的性质,发现0.5个Co被Fe替代基本不影响体系的氧吸收性。最后我们分析了YBaCo4o7、YBaCo3.5Al0.5O7、YBaCo3AlO7和YBaCo3.5Fe0.5O7的态密度。
钙钛矿复合材料;YBaCo4O7体系;氧吸收性能;密度泛函理论;第一性原理
郑州大学
硕士
理论物理
孙强
2009
中文
O469
57
2014-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）