| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 注释说明清单 | 第20-22页 |
| 1 绪论 | 第22-43页 |
| 1.1 固体氧化物燃料电池概述 | 第22-24页 |
| 1.2 固体电解质概述 | 第24-26页 |
| 1.3 氧化锆电解质研究进展 | 第26-31页 |
| 1.3.1 氧化锆电解质导电机理 | 第26-28页 |
| 1.3.2 氧化锆电解质制备水平 | 第28-30页 |
| 1.3.3 氧化锆电解质发展趋势 | 第30-31页 |
| 1.4 第一性原理计算在氧化锆电解质中的应用 | 第31-39页 |
| 1.4.1 第一性原理简介 | 第31-37页 |
| 1.4.2 第一性原理在氧化锆相结构方面的应用 | 第37-38页 |
| 1.4.3 第一性原理在氧化锆氧空位方面的应用 | 第38-39页 |
| 1.5 研究内容及创新点 | 第39-43页 |
| 1.5.1 研究内容 | 第39-42页 |
| 1.5.2 创新点 | 第42-43页 |
| 2 试验及计算方法 | 第43-48页 |
| 2.1 试验材料及仪器 | 第43-45页 |
| 2.1.1 试验原料 | 第43-44页 |
| 2.1.2 试验仪器 | 第44-45页 |
| 2.2 试验方法 | 第45-46页 |
| 2.2.1 前驱体制备 | 第45页 |
| 2.2.2 粉体后处理 | 第45页 |
| 2.2.3 电解质陶瓷成型 | 第45页 |
| 2.2.4 分析及表征方法 | 第45-46页 |
| 2.3 第一性原理计算方法 | 第46-48页 |
| 2.3.1 输入文件 | 第46-47页 |
| 2.3.2 结构优化 | 第47页 |
| 2.3.3 态密度 | 第47页 |
| 2.3.4 二次差分电荷密度 | 第47页 |
| 2.3.5 扩散势垒 | 第47-48页 |
| 3 立方相氧化锆稳定机理研究 | 第48-65页 |
| 3.1 引言 | 第48-49页 |
| 3.2 DFT计算研究 | 第49-54页 |
| 3.2.1 DFT计算参数设置 | 第49页 |
| 3.2.2 氧化锆结构优化计算 | 第49-50页 |
| 3.2.3 氧化钪掺杂氧化锆结构优化计算 | 第50-51页 |
| 3.2.4 氧化钪掺杂氧化锆电子态密度计算 | 第51-54页 |
| 3.3 试验研究 | 第54-59页 |
| 3.3.1 氧化钪掺杂氧化锆粉体合成 | 第54-55页 |
| 3.3.2 氧化钪掺杂氧化锆粉体物相分析 | 第55-59页 |
| 3.4 立方相稳定机理 | 第59-63页 |
| 3.4.1 体积效应的影响 | 第59-61页 |
| 3.4.2 配位效应的影响 | 第61-62页 |
| 3.4.3 氧离子位移的影响 | 第62-63页 |
| 3.5 本章小结 | 第63-65页 |
| 4 一元掺杂氧化锆中氧空位传导机理研究 | 第65-83页 |
| 4.1 引言 | 第65-66页 |
| 4.2 氧化锆中氧空位传导过程 | 第66页 |
| 4.3 掺杂元素对氧化锆氧空位形成的影响 | 第66-78页 |
| 4.3.1 掺杂元素对氧空位形成位置的影响 | 第66-73页 |
| 4.3.2 掺杂元素对氧空位形成能的影响 | 第73-78页 |
| 4.4 掺杂元素对氧化锆缺陷结合能的影响 | 第78-79页 |
| 4.5 掺杂元素对二次差分电荷密度的影响 | 第79-80页 |
| 4.6 掺杂元素对氧空位扩散势垒的影响 | 第80-81页 |
| 4.7 试验验证 | 第81-82页 |
| 4.8 本章小结 | 第82-83页 |
| 5 二元共掺氧化锆中氧空位传导机理研究 | 第83-97页 |
| 5.1 引言 | 第83-84页 |
| 5.2 DFT计算研究 | 第84-93页 |
| 5.2.1 共掺元素对ScSZ氧空位形成的影响 | 第84-87页 |
| 5.2.2 共掺元素对ScSZ缺陷结合能的影响 | 第87-89页 |
| 5.2.3 共掺元素对ScSZ扩散势垒的影响 | 第89-93页 |
| 5.3 试验研究 | 第93-96页 |
| 5.3.1 共掺元素价态对ScSZ电解质电导率的影响 | 第93-95页 |
| 5.3.2 共掺元素离子半径对ScSZ电解质电导率的影响 | 第95-96页 |
| 5.4 本章小结 | 第96-97页 |
| 6 晶粒组成调控氧化锆电导性能研究 | 第97-131页 |
| 6.1 引言 | 第97-98页 |
| 6.2 镧系元素共掺对ScSZ电解质电导性能的影响 | 第98-109页 |
| 6.2.1 DFT计算研究 | 第98-102页 |
| 6.2.2 试验研究 | 第102-109页 |
| 6.3 共掺ScSZ电解质制备过程研究 | 第109-130页 |
| 6.3.1 前驱体制备过程研究 | 第110-118页 |
| 6.3.2 粉体后处理过程研究 | 第118-124页 |
| 6.3.3 陶瓷成型过程研究 | 第124-130页 |
| 6.4 本章小结 | 第130-131页 |
| 7 晶界结构调控氧化锆电导性能研究 | 第131-152页 |
| 7.1 引言 | 第131-132页 |
| 7.2 试验方法 | 第132页 |
| 7.3 晶界微观结构对ScSZ电导性能的影响 | 第132-142页 |
| 7.4 浓度梯度晶界结构ScSZ电解质制备研究 | 第142-147页 |
| 7.5 ScSZ/GDC双相晶界结构电解质制备研究 | 第147-150页 |
| 7.6 本章小结 | 第150-152页 |
| 结论 | 第152-154页 |
| 参考文献 | 第154-176页 |
| 附录1 | 第176-177页 |
| 附录2 | 第177-178页 |
| 附录3 | 第178-179页 |
| 附录4 | 第179-182页 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果 | 第182-184页 |
| 致谢 | 第184-186页 |
| 作者简介 | 第186页 |
