碱土金属掺杂对铈锆固溶体结构及储放氧性能影响的研究的任务书.pdfVIP

碱土金属掺杂对铈锆固溶体结构及储放氧性能影响

的研究的任务书

任务书

一、研究背景

氧化铈锆（CeZrO）作为高温氧化物的典型代表，被广泛应用于环境保护、

能源等领域。然而，由于CeZrO的净化、制备以及氧化还原循环时的稳

定性问题，制约了CeZrO在工业化应用的推广。为此，有必要对CeZrO

的结构和性质进行深入研究，以提高其储放氧性能，提高其工业化应用

前景。

二、研究内容和目的

本项目的研究内容是探究初始结构为石榴石相的CeZrO材料中，碱土金

属（Sr、Ba）掺杂对其固溶体结构和储放氧性能的影响。我们将通过理

论计算和实验验证相结合的方式，研究掺杂量和掺杂位置对材料晶体结

构和氧离子迁移特性的影响，从而深入了解其储放氧性能改善的机制。

本项目的目的是为提高CeZrO的稳定性和储放氧性能，为其在环境保护

和能源领域的应用提供技术支持。

三、研究方法和技术路线

1.理论计算

采用材料计算软件（VASP、CASTEP）等进行密度泛函理论（DFT）计算，

研究CeZrO的结构、表面性质和储放氧性能；计算不同掺杂量和掺杂位

置对材料晶体结构和氧离子迁移特性的影响。

2.实验验证

制备不同掺杂量和掺杂位置的CeZrO样品，并通过表征手段（XRD、

SEM、TEM、Raman、XPS、H2-TPR、O2-TPD等）对其进行结构和性能

的分析；同时进行储放氧性能测试，研究掺杂对材料储放氧性能的影响。

四、预期成果

1.提高CeZrO的稳定性和储放氧性能的新方法。

2.研究掺杂量和掺杂位置对CeZrO结构和性能改善的机制。

3.发表相关学术论文，参加国内外学术会议，并取得一定的学术成果。

五、研究时间安排

本项目为期三年，具体分为如下阶段：

第一年：材料制备和表征

1-3个月：购置实验设备和仪器，并完成实验室搭建。

4-6个月：制备不同掺杂量和掺杂位置的CeZrO样品，并通过表征手段

对结构和性能进行分析。

第二年：理论计算

7-12个月：采用材料计算软件进行密度泛函理论计算，研究CeZrO的结

构、表面性质和储放氧性能；并计算掺杂量和掺杂位置对储放氧性能的

影响。

第三年：实验验证和成果总结

13-18个月：进行储放氧性能测试，并研究实验结果的验证和分析。

19-24个月：对整个项目进行成果总结，并完成相关研究成果的论文撰写

和发表。

六、研究经费预算

本项目的研究经费预算为XX万元，具体项目如下：

1.实验设备和仪器购置费用：XX万元

2.实验室搭建费用：XX万元

3.实验人员工资和福利费用：XX万元

4.其他研究经费：XX万元

七、研究团队组成和人员分工

该项目由XXX教授担任项目组长，项目组成员包括教师和研究生。项目

中材料制备和表征部分由研究生完成，计算模拟部分由教师和研究生共

同完成，实验验证和成果总结由教师负责。