二氧化鈰體系在固體燃料電池,汽車尾氣處理,生物傳感器,氫氣制備等領域具有非常廣泛的應用。這與二氧化鈰具有氧氣緩沖劑的性質密切相關,即在真實條件中二氧化鈰很容易形成表面氧缺陷,并且二氧化鈰表面氧缺陷又很容易被空氣中的氧氣所復合。因此對于二氧化鈰表面氧缺陷的分布及其動力學行為的深入認識有助于進一步提高二氧化鈰體系的性能。然而,對于二氧化鈰表面氧缺陷的結構和擴散行為的研究一直存在大量的分歧和激烈的討論。關于二氧化鈰表面氧缺陷分布在次表層還是表層,表面氧缺陷以分散的形式還是聚集的形式存在,和表面氧缺陷在室溫下能否擴散的問題一直沒有得到有效的解決。這不僅限制了我們對二氧化鈰表面氧缺陷在應用中所發(fā)揮的作用的深入理解,同時也限制了我們進一步提高二氧化鈰體系的性能。利用密度泛函理論計算和蒙特卡洛模擬,我們系統(tǒng)研究了二氧化鈰(111)表面氧缺陷在不同濃度和溫度下的分布。我們發(fā)現在600 K,15%缺陷濃度的條件下二氧化鈰表層單氧缺陷與次表層單氧缺陷的數目相近并且表層氧缺陷主要以單個形式存在。隨著缺陷濃度的進一步提高(20%)表層氧缺陷主要以線性團簇的形式存在同時還有部分三角形的團簇類型。在80 K,10...

【文章頁數】：130 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章：引言
    1.1 研究背景和意義
        1.1.1 二氧化鈰表面氧缺陷的結構
        1.1.2 二氧化鈰表面氧缺陷的動力學行為
        1.1.3 水環(huán)境對二氧化鈰表面氧缺陷結構和動力學行為的影響
        1.1.4 二氧化鈰表面氧缺陷結構和動力學行為對其催化性能的影響
    1.2 研究目的
    1.3 研究內容概述
第二章：理論背景
    2.1 Born-Oppenheimer勢能面
    2.2 密度泛函理論簡介
    2.3 二氧化鈰體系的性質及計算參數的設置
    2.4 Cluster-expansion模型簡述
第三章：二氧化鈰表面氧缺陷的結構
    3.1 引言
    3.2 模擬與計算方法
        3.2.1 模擬參數設置
        3.2.2 計算模型設置
    3.3 二氧化鈰表面氧缺陷的類型及其穩(wěn)定性
    3.4 二氧化鈰表面氧缺陷結構隨溫度和濃度的變化
    3.5 本章小結
第四章：二氧化鈰表面氧缺陷的動力學行為
    4.1 引言
    4.2 模擬與計算方法
        4.2.1 模擬參數設置
        4.2.2 計算模型設置
    4.3 二氧化鈰表面氧缺陷的擴散路徑與機制
    4.4 二氧化鈰表面氧缺陷和4f電子的第一性原理分子動力學模擬路徑及幾條具有代表性的反應路徑的研究
    4.5 本章小結
第五章：水環(huán)境對二氧化鈰表面氧缺陷結構和動力學行為的影響
    5.1 引言
    5.2 模擬與計算方法
        5.2.1 模擬參數設置
        5.2.2 計算模型設置
    5.3 水分子對二氧化鈰表面氧缺陷結構和動力學行為的影響
    5.4 本章小結
第六章：二氧化鈰表面氧缺陷結構和動力學行為對其催化性能的影響
    6.1 引言
    6.2 模擬與計算方法
        6.2.1 模擬參數設置
        6.2.2 計算模型設置
    6.3 二氧化鈰搭載的3d過渡金屬單原子催化劑催化水解反應的研究
    6.4 二氧化鈰搭載的金原子在CO氧化反應中的催化活性
    6.5 本章小結
第七章：總結與展望
    7.1 主要內容和結論
    7.2 展望
參考文獻
攻讀博士期間發(fā)表文章目錄
致謝



本文編號：3784664