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Sn1-xSbxO2固溶体电极的形成能与电子结构
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]太原理工大学化学化工学院,太原030024, [2]太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金(20771080 20876104)资助项目
中文摘要:

为研究Sb掺杂对Ti/SnO2电极稳定性与导电性的影响,采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对金红石型SnO2及不同比例Sb掺杂SnO2体系进行了第一性原理计算,用广义梯度近似方法优化了Sn1-xSbxO2固溶体电极的晶体结构,计算了掺杂前后体系的电子结构以及不同掺杂比例时的形成能.结果表明:Sb替代Sn后,晶格常数与晶胞体积均增加,但掺杂形成能随掺杂量变化不大,在掺杂量为0.083时掺杂形成能达到最低值5.08eV,稳定性最好.掺杂Sb后,在费米能级至最低导带处存在Sb5s电子态分布,产生施主能级;同时Sb掺杂后,在导带底形成的可填充电子数也从未掺杂的4增加到了掺杂后的19,导电性明显增强,且在掺杂量为0.063时导电性最强.本文的计算结果为钛基Sn1-xSbxO2氧化物电极的开发与应用提供了理论依据.

英文摘要:

A theoretical study on Sb-doped SnO2 was carried out using a plane wave pesudopotential schene density functional theory (DFT) at the generalized gradient approximation (GGA) level.Stability and conductivity analyses were performed based on the formation energy of doping and the electronic structures.Results show that the SnO2 lattice constants expand into a distorted rutile structure as the antimony content increases.The formation energy of doping shows little change as the doping ratio changes and it has a minimum value of 5.08 eV at a doping ratio of 0.083.This suggests that the Sn0.917Sb0.083O2 solid solution has the highest stability.Density of state (DOS) calculations showed that a Sb 5s distribution of electronic states exists from the Fermi level to the lowest conduction band after doping with antimony.In addition,19 electrons were present in the lowest conduction band after doping compared to 4 electrons before doping.This results in the increased conductivity of the solid solution.At a doping ratio of 0.063,the Sn0.937Sb0.063O2 solid solution had the strongest conductivity.These results provide a theoretical basis for the development and application of Sn1-xSbxO2 solid solution electrodes.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781