In、Bi、Sb掺杂SnO2锂化的第一性原理研究

摘要：

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势(USPP)法,以In、Bi、Sb掺杂SnO2为主要研究对象,构建了M1-xSnxO2二维片状材料模型并模拟其锂化过程,获得Li+饱和浓度曲线;构建M1-xSnxO2三维晶体结构并计算其能带结构、态密度、分子轨道和布居;使用过渡态搜索(TS search)方法评估了Li+扩散的能垒.结果表明,M1-xSnxO2锂化至饱和状态时锂浓度分别为Li0.47SnO2、Li0.47In0.3Sn0.7O2、Li0.47Bi0.3Sn0.7O2、Li0.59Sb0.3Sn0.7O2;SnO2、In-SnO2、Bi-SnO2、Sb-SnO2的带隙分别为1.23、1.72、1.47、0.23 eV,其中Sb-SnO2态密度在费米能级处脉冲峰的展宽扩大到-2～6 eV,表明Sb原子的掺杂使得原子间的耦合作用增强,带隙减小,轨道范围变大,电子的非局域性变强;掺杂In、Bi、Sb原子后SnO2离子键的键级由0.33分别转变为0.22、0.03、0.02,离子性依次增强,其中Sb-SnO2的离子性最强,Sn—O键强度最低.同样的路径下Li+在SnO2、In-SnO2、Bi-SnO2、Sb-SnO2中扩散所需的最大能量分别为1.1、0.75、1.03、0.56 eV;金属元素Sb掺杂SnO2可有效增强其锂化能力.

关键词：In、Bi、Sb掺杂SnO2、电子结构、第一性原理

所属期刊栏目：13

分类号：TQ134.32

资助基金：广西省自然科学基金资助项目;广西科技大学研究生教育创新项目;广西科技大学大学生创新创业训练计划项目

在线出版日期：2023-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：20-28,101