四价离子M(M=Mn,Pr,Sn,Zr,Se,Te)掺杂对CeO2氧化还原性能的影响

摘要：

基于考虑了Ce-4f电子之间强关联作用的PBE+U方案,采用第一性原理计算的方法系统研究了掺杂Mn,Pr,Sn,Zr,Se和Te等对CeO2原子结构、电子结构和还原性能的影响.针对形成氧空位后掺杂离子对体系中电子转移的影响,提出了两种不同的机制:对于Zr,Se和Te等掺杂的CeO2,氧空位形成能的降低主要是受到氧空位形成后结构扭曲的影响；而对于Mn,Pr和Sn等掺杂的体系,氧空位的形成能受到结构扭曲和电子转移的双重影响,因此,氧空位形成后电子首先转移到掺杂离子上而不是通常的Ce4+上.研究发现,当四价掺杂离子得到电子后最外层电子呈全满或半满结构时,氧空位形成时所产生的电子会优先转移到掺杂离子上.

关键词：二氧化铈、第一性原理计算、掺杂、氧空位形成能

所属期刊栏目：42

资助基金：国家自然科学基金资助项目51072183

在线出版日期：2013-03-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：914-925