氧化铈-氧化锆固溶体中的相分离与表面偏析
材料科学
2015-05-20 v1 统计力学
摘要
通过结合密度泛函理论计算和统计力学，我们表明，氧化铈-氧化锆固溶体在较宽的中等成分范围内，在热力学上相对于相分离为富铈和富锆氧化物是亚稳态的。我们估计，在1373 K时，Zr在CeO2中的最大平衡浓度约为2%，因此，具有更高Zr含量的平衡样品预计会在原子尺度上表现出非均匀性。我们还证明，在(111)表面附近，高温下会发生阳离子重新分布，并伴随显著的表面富铈现象，我们将其归因于Zr-O键相比Ce-O键具有更强的共价特性。尽管在典型的催化应用中，阳离子扩散的动力学势垒通常会阻止氧化铈-氧化锆固溶体的分解/偏析，但本文描述的分离行为预计会在现代三元催化转化器中发生，因为其中会达到非常高的温度。
引用
@article{arxiv.1012.3367,
title = {Phase separation and surface segregation in ceria-zirconia solid solutions},
author = {Ricardo Grau-Crespo and Nora H. de Leeuw and Said Hamad and Umesh V. Waghmare},
journal= {arXiv preprint arXiv:1012.3367},
year = {2015}
}
备注
23 pages, 5 figures, 1 table. To appear in Proceedings of the Royal Society A