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揭示块状二氧化铈中氧空位的结构及其形成背后的物理机制
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2024-05-28 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.4c00889 Zheng Li 1, 2 , Ning Xu 1, 2 , Yujing Zhang 3 , Wen Liu 2 , Jiaqian Wang 2 , Meiliang Ma 2 , Xiaolan Fu 1 , Xiaojuan Hu 2 , Wenwu Xu 1 , Zhong-Kang Han 2
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了解块状二氧化铈中氧空位的结构至关重要，因为它们会显着影响材料的催化和电子性能。氧空位和 Ce 3+离子之间复杂的相互作用对表征二氧化铈的缺陷化学提出了挑战。我们引入了机器学习辅助的簇扩展模型来准确预测块状二氧化铈内缺陷配置的能量。该模型有效地对构型空间进行采样，详细描述了不同温度和浓度下的氧空位结构。在较低温度下，空位在 Ce 3+离子和静电斥力的作用下倾向于聚集，而在较高温度下，它们由于构型熵而均匀分布。我们的分析还揭示了热力学稳定性与占据的O 2 p和未占据的Ce 4 f轨道之间的带隙之间的相关性，带隙越宽表明稳定性越高。这项工作增强了我们对氧化物材料中缺陷化学的理解，并为进一步研究这些结构特性如何影响二氧化铈的性能奠定了基础。
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