《金屬/釔穩定氧化鋯界面相結構的第一性原理研究》是依託湖南師範大學，由王小剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬/釔穩定氧化鋯界面相結構的第一性原理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王小剛
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
釔穩定氧化鋯(ZrO2)被廣泛地套用於燃料電池、化學催化、感測器、材料的表面防護和表面改性及加工等高技術研究和生產中。這些套用都涉及到了金屬／釔穩定氧化鋯界面, 界面的行為決定或影響了這些套用的物理性質和化學性質。理解這些界面行為需要在原子尺度和量子力學的基礎上對它們的微觀結構和特性的全面了解。本課題旨在運用量子力學第一性原理密度泛函理論和第一性原理分子動力學研究金屬/釔穩定氧化鋯界面的微結構。以熱力學理論作為連結微觀與巨觀的橋樑,從原子尺度上考慮實際環境,如溫度和氧分壓,對界面相結構的影響，研究釔在界面的可能偏析,釔偏析對界面相結構及界面力學性質的影響。本項目不僅對基礎理論科學,同時對實際套用都具有重要意義。它的結果可以給實驗工作者理解金屬/釔穩定氧化鋯及類似金屬/金屬氧化物界面相結構和它們的物理性質和化學性質提供理論框架。
結題摘要
釔穩定氧化鋯被廣泛地套用於燃料電池、化學催化、感測器、材料的表面防護和表面改性及加工等高技術研究和生產中。這些套用都涉及到了金屬／釔穩定氧化鋯界面, 界面的行為決定或影響了這些套用的物理性質和化學性質。理解這些界面行為需要在原子尺度和量子力學的基礎上對它們的微觀結構和特性的全面了解。本課題運用量子力學第一性原理密度泛函理論和第一性原理分子動力學研究了金屬/釔穩定氧化鋯界面的微結構。以熱力學理論作為連結微觀與巨觀的橋樑, 從原子尺度上考慮實際環境,如溫度和氧分壓,對界面相結構的影響，研究了釔在界面的可能偏析, 釔偏析對界面相結構及界面力學性質的影響。我們重點研究了鎳/釔穩定氧化鋯界面和鉑/釔穩定氧化鋯界面, 及硫雜質在鎳/釔穩定氧化鋯界面的特性和行為。我們的結果揭示: 在較低溫度和高氧分壓下, 界面為氧終斷; 在較高溫度和低氧分壓下, 界面為鋯終斷; 釔偏析在氧終斷界面氧層附近; 釔界面偏析降低了界面的分離功。H2S能在鎳/釔穩定氧化鋯界面三相邊界直接分離形成離解態; H2S分解後，穩定的NiS集團在三相邊界形成。:本項目不僅對基礎理論科學, 同時對實際套用都具有重要意義。它的結果可以給實驗工作者理解金屬/釔穩定氧化鋯及類似金屬/金屬氧化物界面相結構和它們的物理性質和化學性質提供理論框架。
