过渡元素掺杂SnO2激光隐身材料的制备及应用研究

以SnO2为主要组成，通过掺杂CuO、Sb2O3、Ni2O3、ZnO等过渡金属元素，制备了具有优异激光吸收性能的材料，研究了掺杂量、合成温度对材料性能影响，确定了最佳的组成配比和合成温度。

过渡金属元素掺杂对SmCo_(3)合金结构和磁性能影响的第一性原理计算

在稀土永磁材料中,Sm-Co基合金具有优异的高温磁性能,是目前最有发展前景的永磁材料.然而,这些合金在高温环境的实际应用中,由于其相对较低的饱和磁化强度和结构稳定性而受到限制.本研究采用Fe,Ni,Cu,Zr作为代表的过渡金属元素,通过第一性原理计算,研究掺杂元素对SmCo_(3)合金结构稳定性、磁性能和电子结构的影响.计算结果表明,元素Ni,Cu和Fe的掺杂有利于提升SmCo_(3)体系结构稳定性,而元素Zr的掺杂不利于体系结构稳定性.磁性能计算表明,掺杂非磁性元素在一定程度上会降低SmCo_(3)体系的总磁矩,而掺杂磁性元素可以增大SmCo_(3)体系的总磁矩,在SmCo_(3)体系中并不是掺杂所有的磁性元素都可以增大体系总磁矩,并通过电子结构的分析阐明了其微观机制.最后筛选出了过渡元素Fe有利于提升SmCo_(3)的磁性能和结构稳定性,并在其原胞中掺杂原子百分比为0—22.22%范围内,预测了其最佳掺杂原子百分比为18.52%.

过渡金属元素Fe位掺杂对CuFeO_2体系微结构及电磁性能的影响

采用固相反应法制备CuFe_(1-x)M_xO_2(M=Ti、Zr、Hf,x=0,0.015,0.03)陶瓷样品,研究了过渡金属元素掺杂对其晶体结构、微观形貌和电磁性能的影响。结果表明,三种过渡金属元素掺杂均未改变CuFeO_2体系的六方晶格铜铁矿结构,Ti掺杂系列样品有少量微弱的杂峰;不同掺杂体系样品形貌有明显的差异,且掺杂浓度对样品的形貌有较大的影响;介电性能结果表明,所有实验样品均展现出巨介电性(> 10~3),且不同过渡金属元素和掺杂浓度对介电性能影响不同。磁性能结果表明,Zr掺杂破坏了低温下CuFeO_2反铁磁相的稳定性,使磁转变温度T_(N2)向低温区域发生了偏移。基于实验结果对掺杂CuFeO_2体系的微结构和电磁性能的关联规律进行了探索。

第一性原理研究Hf对ZrCoH_(3)放氢的影响

过渡金属元素Hf被设计成通过占据Co原子、Zr原子和间隙位点来添加到ZrCoH_(3)中.通过第一性原理计算研究了Hf对ZrCoH_(3)放氢的影响.发现用Hf掺杂会使ZrCoH_(3)不稳定,导致氢离解能(Ed)、Co-H平均单位键长的键序(SBOCo-H)降低,顺序为Zr_(16)Co_(16)H_(48)> Zr_(16)Co_(16)HfH_(48)> Zr_(16)Co_(15)HfH_(48)> Zr_(15)Co_(16)HfH_(48).理论研究表明在ZrCoH_(3)-Hf体系中,较弱的Co-H共价键相互作用、金属特性和Hf-H键的形成都有利于提高ZrCoH_(3)的放氢能力. Hf原子优先占据间隙位,但这对氢离解能影响很小,氢离解能与位置能之间存在悖论关系.尽管Zr_(15)Co_(16)HfH_(48)化合物具有低的氢离解能,表现出良好的放氢性能,但在实际应用Hf占据Zr位时需要消耗过高的能量成本.

掺杂对CeO2基电解质材料性能的影响研究进展

掺杂CeO2基电解质是中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)理想的电解质材料。首先阐述了掺杂CeO2基电解质结构与性能的关系,接着介绍了金属离子掺杂对CeO2基电解质晶体结构和电子结构的影响,重点综述了单元素掺杂和双元素掺杂对CeO2基电解质性能的影响。通过分析得出:稀土金属元素单掺杂比碱土金属元素单掺杂更能显著提高CeO2基电解质的导电性和可烧结性,但稀土氧化物的原料成本要远高于碱土氧化物;双元素掺杂比单元素掺杂具有更多的氧空位无序度和更小的氧离子迁移激活能,因此在提高CeO2基电解质的离子电导率方面更有优势。总结了CeO2基电解质材料的掺杂规律及构效关系,以期对制备出性能更加优异的CeO2基电解质起到一定的指导作用。

Fe、Co和Ni掺杂LiBH_4放氢性能的第一性原理研究

本工作旨在借助基于密度泛函理论的第一性原理计算来考察过渡金属元素Fe、Co、Ni掺杂LiBH_4的放氢性能。研究表明,Fe、Co、Ni掺杂有效提高了LiBH_4的放氢能力,这与掺杂体系B-H共价作用及Li-B/H离子作用的减弱,尤其是Fe/Co/Ni-B键的形成有关。体系Li7MB8H_32(M=Li、Fe、Co、Ni)的氢解离能与中心金属M的电负性负相关,即金属M的电负性越高,体系的氢解离能越小。与Fe、Co掺杂体系相比,具有较低金属占位能及较小氢解离能的Ni掺杂体系表现出良好的放氢特性。本研究从模拟计算的角度证实,利用高电负性金属(相对Li)与LiBH_4复合是实现LiBH_4"失稳"的一种有效方式。