Cerium 中氢的扩散：固态 NMR、散射与光谱学研究及第一性原理计算
材料科学
2025-06-11 v1
摘要
Cerium 因其广泛应用而被广泛研究，但氢的动力学机制，尤其是微观层面的扩散动力学仍不清楚，因实验数据极其有限。本文通过 H NMR transverse relaxation time () 测量、中子粉末衍射、准弹性中子散射（QENS）、X 射线总散射和第一性原理计算等方法综合研究了 CeO-H 相互作用。基于 QENS 测量，首次给出了 ceria bulk 中氢跳跃扩散（Chudley-Elliott 类型）的直接证据，跳跃距离约为3.98 埃。理论计算得到的氢扩散活化能 较低（小于0.1 eV），进一步支持此类跳跃现象的发生。 NMR 数据直接估计出较大的活化能 约为0.2 eV，表明可能存在较慢的氢动力学，其扩散系数预因子 约为 ms。
引用
@article{arxiv.2506.08789,
title = {Hydrogen diffusion in ceria: solid state NMR, combined scattering and spectroscopic studies, and ab initio calculations},
author = {Zhichao Zhu and Xin Li and Ziru Ma and Yuanhua Xia and Ruizhi Qiu and Baijiang Lv and Guanyun Yan and Jianrong Zeng and Long Yang and Jianbo Ma and Benqiong Liu and Guangai Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.08789},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 9 figures