控制Ruddlesden-Popper氧化物La2-xSrxNiO4+delta中氧间隙扩散的因素
材料科学
2018-10-15 v1
摘要
将Ruddlesden-Popper(RP)氧化物发展为氧交换与输运材料,受益于对其氧输运机制的机理理解。利用密度泛函理论,我们发现La2-xSrxNiO4+delta中存在两种不同的氧间隙扩散机制,涉及两种不同的氧间隙物种,我们相信这一般也适用于超化学计量RP氧化物。第一种机制是先前提出的间隙体介导机制,由扩散的氧化物间隙组成。第二种机制是本文新发现的,由氧化物和过氧化物间隙物种共同组成。对于高氧化态,该机制表现出与间隙体机制相似或可能更低的迁移势垒。哪种机制贡献于氧间隙扩散,是氧化物间隙与过氧化物间隙之间相对稳定性变化的结果。氧化物和过氧化物的稳定性,以及两种氧扩散机制之间的竞争,对体系的总体氧化态敏感。因此,氧扩散机制是材料组成、氧非化学计量比、工作温度和氧分压的函数。我们还考察了外延应变对两种氧扩散机制的影响,发现高达2%的拉伸和压缩外延应变对氧间隙形成、迁移和活化能的影响小于100 meV/(%应变),并且对于-2%到+2%的外延应变,总可达活化能降低可能小于100 meV。所提出的对控制间隙氧扩散因素的理解,对众多替代能源技术中RP氧化物的工程化具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1810.05209,
title = {Factors controlling oxygen interstitial diffusion in the Ruddlesden-Popper oxide La2-xSrxNiO4+delta},
author = {Shenzhen Xu and Ryan Jacobs and Dane Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.05209},
year = {2018}
}