导读:本文包含了低价掺杂论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:掺杂氧化锆,密度泛函理论计算,共沉淀法,氧空位
低价掺杂论文文献综述
薛倩楠[1]（2018）在《低价元素掺杂氧化锆中氧空位传导机理研究》一文中研究指出固体氧化物燃料电池是一种能量转化率高、燃料适应性广的新型可再生能源系统,但高工作温度(10000C)下电池各部件之间易发生化学反应,导致电池性能快速衰减甚至报废,极大限制了固体氧化物燃料电池的发展和应用。固体氧化物燃料电池主要由阴极、阳极及固体电解质构成,其中固体电解质在高温下表现出优异的离子电导性能,是影响燃料电池工作温度的关键部件。因此,探明固体电解质的电导机理,降低燃料电池的工作温度,是制备新型中低温燃料电池的主要研究方向。本论文通过向氧化锆中掺杂低价元素(Mg、Zn、Ga、Sc、In、Y、Bi或镧系元素等)引入氧空位,并通过密度泛函理论计算和试验验证相结合的方法,对氧化锆中氧空位传导机理进行了系统研究。首先从体积效应、配位效应及氧离子位移等因素出发,研究了氧化锆电解质立方相结构稳定的内在机理;然后考察了一元及二元共掺元素对氧化锆电解质中氧空位的形成、克服与掺杂阳离子的结合力及动力学扩散过程的影响及作用机理;以上述机理为理论指导,通过大半径元素共掺的方法实现对氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质电导性能的调控,并提出了不同温度下氧空位扩散的主要影响机制;另一方面,针对ScSZ电解质晶界电导低的问题,构建了新型浓度梯度结构电解质及ScSZ/氧化钆掺杂氧化铈(GDC)双相电解质,以提高晶界氧空位浓度并引入适量的晶格畸变。通过以上研究实现了对ScSZ电导性能的改善。主要研究成果如下:1.通过密度泛函计算和试验验证相结合的方法,系统研究了不同氧化钪掺杂浓度时氧化锆的相结构变化规律,基于体积效应、配位效应及氧离子位移等方面讨论得到相结构稳定机理。研究表明当氧化锆中Sc掺杂浓度低于18.75 mol%时,四方相为稳定相,当掺杂浓度高于18.75 mol%时,立方相为稳定相。掺杂导致晶胞体积增加,原子配位数降低,原子间斥力、电子动能及交换势能降低,并使晶体结构中的氧离子发生位移,使立方相总能降低,从而可稳定至室温。2.将氧空位的传导过程分解为氧空位形成、克服掺杂阳离子-氧空位的结合作用以及动力学扩散叁个主要过程,通过理论计算和试验的方法研究了一元掺杂及二元共掺元素对氧化锆中氧空位传导行为的影响机理,总结了影响电解质电导性能的关键因素。结果表明ScSZ中氧空位在不同位置形成的随机化程度大于氧化钇稳定氧化锆(YSZ),且ScSZ中氧空位与掺杂阳离子的结合能低于YSZ。氧空位的随机分布及较低的缺陷结合能有利于提高氧化锆电解质的电导性能。这是因为,Sc掺杂同时影响了结构中最近邻及次近邻氧原子的电荷密度,Y掺杂仅使最近邻氧原子失电子,失电子的状态有利于该处氧原子克服结合作用参与传导。采用相同的方法,总结了共掺元素价态及半径对ScSZ电解质电导性能的影响规律,二价元素Mg、Zn分别共掺ScSZ中氧空位在库伦作用下倾向于在掺杂离子的最近邻位置形成;当共掺元素半径在0.075 nm-0.103 nm范围内时,氧空位和掺杂阳离子间的弹性作用和库伦静电作用部分抵消,氧空位传导所需克服的结合能较低。3.根据以上的机理研究,总结了 1OScSZ电解质共掺元素选取原则,基于理论预测,设计并合成了大半径(镧系、Bi等)元素分别共掺ScSZ电解质,以稳定立方结构,拓宽掺杂区间,改善电导性能。试验结果表明,Ce、Tb、Bi分别共掺1OScSZ电解质的中温(600℃-700℃)电导性能较未共掺电解质提升8%以上,且通过共掺抑制了菱方相的出现,低温(550℃-600℃)电导性能较未共掺电解质提升为1OScSZ电解质的5倍以上。在此基础上,对不同温度范围氧空位扩散影响机制进行了研究,在中温范围下,电解质中氧空位的传输受到缺陷相互作用和间隙扩散势垒的共同影响,在高温(800 ℃-950 ℃)范围下,氧空位的传输主要受到间隙扩散势垒的影响。4.针对对ScSZ电解质晶界电导较低的问题,从提高晶界氧空位浓度及引入晶格畸变的角度出发,构建了浓度梯度晶界结构电解质及ScSZ/GDC双相晶界结构电解质。利用扫描透射-电子能谱(STEM-EDX)及交流阻抗图谱(EIS)研究了晶界掺杂元素分布及氧空位浓度对电解质电导性能的影响规律。结果表明,掺杂元素的偏聚可以有效改善电解质晶界电导性能。在此基础上,设计并合成浓度梯度晶界结构ScSZ电解质,研究了掺杂元素浓度梯度分布对电解质电导性能的影响,该电解质550 ℃时的电导性能较传统电解质提高30%以上;设计并合成ScSZ/GDC双相晶界结构电解质,当GDC添加比例为15%时,复合电解质的电导率达到195 mS/cm(850 ℃),相比传统ScSZ电解质提高20%以上。(本文来源于《北京有色金属研究总院》期刊2018-06-15）
杨士菊[2]（2018）在《B位低价元素掺杂BiFeO_3薄膜的制备与性能研究》一文中研究指出BiFeO_3(BFO)作为一种多铁材料,因其卓越的铁电、压电、铁磁性能可以应用于铁电随机存储器、微机电系统、智能设备中而受到研究者的广泛关注。目前BFO薄膜中因为(_OV_(2-))~‥、Fe变价、以及其他缺陷的存在,导致其漏电流过大,这一直是制约其发展的瓶颈。近年来,研究者根据影响薄膜性能的因素在提高其性能方面做了很多尝试,主要包括改善制备工艺和掺杂改性。其中掺杂改性被证实是改善薄膜性能最有效的方法。本文采用溶胶-凝胶法,制备BFO基薄膜样品,通过研究,得到以下主要结论:1、前驱体溶液浓度对薄膜的性能影响较大。浓度为0.3 mol/L的前驱体溶液制备的BiFe_(0.98)Mn_(0.02)O_3(BFMO)薄膜的性能最佳。测试电场为1026 kV/cm时,0.3 mol/L的BFMO薄膜的剩余极化强度(2P_r)最大为149.3μC/cm~2。在外加测试电场为300 kV/cm时,0.3mol/L的BFMO薄膜的漏电流密度最小为9.8?10~-88 A/cm~2。通过对漏电机制的分析得出,0.3 mol/L的BFMO薄膜的主要漏电机制为低电场下的欧姆传导机制和高电场下的空间电荷限制电流传导机制。从欧姆传导向蔡尔德定律的转变电压随着浓度的增大而增大,且基本与薄膜厚度的平方成线性关系,这从侧面说明了前驱体溶液浓度主要通过影响薄膜的厚度进而影响薄膜的性能。2、Zn掺杂对BFO薄膜的性能影响较大。测试电场为1000 kV/cm,Zn掺杂2 mol%的BFO薄膜的剩余极化强度(2P_r)最大为129.6μC/cm~2。Zn掺杂在低电场下对降低薄膜的漏电流比较有效果。其漏电机制主要为低电场下欧姆传导,高电场下F-N隧穿效应。其漏电机制的转变与高电场下缺陷电子对的断裂有关。3、B位低价元素掺杂对BFO薄膜的性能影响较大。本文选取Cu、Zn、Mn元素对BFO进行B位掺杂,掺杂量均为2 mol%,研究表明,Cu和Zn掺杂可以提高剩余极化,当测试电场为933 kV/cm时,Cu和Zn掺杂的BFO薄膜的剩余极化强度分别为120.6μC/cm~2和126.7μC/cm~2。在整个测试电场范围内,Cu和Mn掺杂均可以降低BFO薄膜的漏电流,而Zn掺杂只在低电场下对降低薄膜漏电流有贡献。(本文来源于《山东建筑大学》期刊2018-04-01）
于明浩,卢锡洪[3]（2016）在《氮与低价钼共掺杂的MoO_3纳米线:用于纤维状非对称超级电容器与微生物燃料电池的双功能阳极》一文中研究指出为满足特殊环境下的工作需求,现代电子设备正朝向小型、轻质、便携的方向发展。[1]为驱动此类电子产品,柔性、轻质的纤维状能源器件不可或缺。[2]电极材料的发展成为限制新型纤维状能源器件的关键,开发高性能纤维状柔性电极成为热点科学问题。在本项工作中,我们在柔性碳纤维表面合成了一层均匀的MoO_3纳米线。接着一种新型的氮、低价钼共掺杂策略被用于MoO_3纳米线,并证明对其导电性、活性位点和电化学稳定性有明显的改善。这种共掺杂的MoO_3纳米线通过优化后可以作为一种性能优异的双功能阳极材料,可用于纤维状的非对称超级电容器和纤维状的微生物燃料电池中。(本文来源于《中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十一分会：纳米材料与器件》期刊2016-07-01）
低价掺杂论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
BiFeO_3(BFO)作为一种多铁材料,因其卓越的铁电、压电、铁磁性能可以应用于铁电随机存储器、微机电系统、智能设备中而受到研究者的广泛关注。目前BFO薄膜中因为(_OV_(2-))~‥、Fe变价、以及其他缺陷的存在,导致其漏电流过大,这一直是制约其发展的瓶颈。近年来,研究者根据影响薄膜性能的因素在提高其性能方面做了很多尝试,主要包括改善制备工艺和掺杂改性。其中掺杂改性被证实是改善薄膜性能最有效的方法。本文采用溶胶-凝胶法,制备BFO基薄膜样品,通过研究,得到以下主要结论:1、前驱体溶液浓度对薄膜的性能影响较大。浓度为0.3 mol/L的前驱体溶液制备的BiFe_(0.98)Mn_(0.02)O_3(BFMO)薄膜的性能最佳。测试电场为1026 kV/cm时,0.3 mol/L的BFMO薄膜的剩余极化强度(2P_r)最大为149.3μC/cm~2。在外加测试电场为300 kV/cm时,0.3mol/L的BFMO薄膜的漏电流密度最小为9.8?10~-88 A/cm~2。通过对漏电机制的分析得出,0.3 mol/L的BFMO薄膜的主要漏电机制为低电场下的欧姆传导机制和高电场下的空间电荷限制电流传导机制。从欧姆传导向蔡尔德定律的转变电压随着浓度的增大而增大,且基本与薄膜厚度的平方成线性关系,这从侧面说明了前驱体溶液浓度主要通过影响薄膜的厚度进而影响薄膜的性能。2、Zn掺杂对BFO薄膜的性能影响较大。测试电场为1000 kV/cm,Zn掺杂2 mol%的BFO薄膜的剩余极化强度(2P_r)最大为129.6μC/cm~2。Zn掺杂在低电场下对降低薄膜的漏电流比较有效果。其漏电机制主要为低电场下欧姆传导,高电场下F-N隧穿效应。其漏电机制的转变与高电场下缺陷电子对的断裂有关。3、B位低价元素掺杂对BFO薄膜的性能影响较大。本文选取Cu、Zn、Mn元素对BFO进行B位掺杂,掺杂量均为2 mol%,研究表明,Cu和Zn掺杂可以提高剩余极化,当测试电场为933 kV/cm时,Cu和Zn掺杂的BFO薄膜的剩余极化强度分别为120.6μC/cm~2和126.7μC/cm~2。在整个测试电场范围内,Cu和Mn掺杂均可以降低BFO薄膜的漏电流,而Zn掺杂只在低电场下对降低薄膜漏电流有贡献。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
低价掺杂论文参考文献
[1].薛倩楠.低价元素掺杂氧化锆中氧空位传导机理研究[D].北京有色金属研究总院.2018
[2].杨士菊.B位低价元素掺杂BiFeO_3薄膜的制备与性能研究[D].山东建筑大学.2018
[3].于明浩,卢锡洪.氮与低价钼共掺杂的MoO_3纳米线:用于纤维状非对称超级电容器与微生物燃料电池的双功能阳极[C].中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十一分会：纳米材料与器件.2016