發(fā)布時間：2020-12-01 15:12

　　近年來,鐵基材料特別是氧化鐵由于其廣泛的應用而受到極大的關(guān)注,如信息傳輸、催化轉(zhuǎn)化、燃料電池和數(shù)據(jù)存儲材料等。氧化鐵無論是作為催化劑載體還是電子傳輸層材料,在熱力學穩(wěn)定、合成、低毒和環(huán)境友好等性質(zhì)方面都頗具吸引力。盡管如此,氧化鐵（主要是α-Fe₂O₃）在醇類氧化反應中表現(xiàn)出較低的活性,而γ-Fe₂O₃則在該類反應中具有優(yōu)異的選擇性、催化活性。基于上述情況,對于不同晶體結(jié)構(gòu)的氧化鐵,有必要從理論方面對其催化特性進行深入的研究,從而明確造成他們活性差異的原因。本論文基于周期性密度泛函理論的第一性原理方法,深入研究了α-Fe₂O₃、Fe₃O₄以及γ-Fe₂O₃的催化活性和本征性質(zhì),探討了不同催化劑表面活化氧氣分子的影響。其中,除了探究三種氧化鐵表面特性以外,還借助對態(tài)密度、電荷密度分布及周期性的自然鍵軌道的分析,深入探究了Fe₃O₄

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：112 頁

【文章類型】：博士

【圖文】：

氧化亞鐵與四氧化三鐵晶體結(jié)構(gòu)示意圖。

Fe2O3存在多種晶型結(jié)構(gòu),包括α-Fe2O3、β-Fe2O3、γ-Fe2O3以及ε-Fe2O3,其晶體結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。α-Fe2O3是自然界最穩(wěn)定的鐵的氧化物,屬于菱方晶系,為剛玉型結(jié)構(gòu),空間群為R 3 c,晶格參數(shù)為a=b=5.035?,c=13.747?;α=β=90°,γ=120°。α-Fe2O3晶胞中2/3的八面體位置被Fe3+占據(jù),八面體中Fe-O鍵由三個相同的長鍵(2.11?)和三個相同的短鍵(1.94?)組成。γ-Fe2O3在自然界中以磁赤鐵礦形式存在,也是常見的氧化鐵的同質(zhì)異形體,并且可以經(jīng)過多種方法合成。γ-Fe2O3為立方晶系的反尖晶石結(jié)構(gòu),空間群為Fd 3 m,晶格參數(shù)為a=b=c=8.40?,α=β=γ=90°。γ-Fe2O3中有兩種類型的Fe3+,一種為四面體配位(Fetet),另一種為八面體配位(Feoct)。八面體Fe-O鍵(2.09?)比四面體Fe-O鍵(1.87?)更長,因此,前者更容易還原和反應。γ-Fe2O3可以寫為Fe21 1/3□2 2/3O32,其中鐵離子的11.1%為空位(□代表空位)。另外,β-Fe2O3和ε-Fe2O3極不穩(wěn)定,在自然界并不常見,主要通過實驗室調(diào)控合成。由于他們特殊的晶體結(jié)構(gòu),其在電極材料、生物成像和特種航天器材等領(lǐng)域有獨特的應用[1]。1.2 氧化鐵在多相催化中的應用

3. 電池回路的形成過程:鈣鈦礦中產(chǎn)生的光生電子與空穴源源不斷地被對應傳輸層收集,通過外電極進入外電路中,從而作為電源對回路供電。在電池工作的過程中,除了以上光電轉(zhuǎn)換的過程,也會存在著一些不利于電流形成的過程,其主要有:


本文編號：2894906