高压下磷化铱结构预测与物性的理论研究
发布时间：2020-08-09 22:16
【摘要】：压力是一个基本的热力学变量,可以用来控制材料的性能,能够产生在常温常压的环境条件下无法获得的新结构。铱磷(Ir-P)化合物因其有趣的电子性质和广泛的工业应用而受到人们的关注,该类化合物是高活性催化剂的理想材料。本文利用晶体结构搜索技术结合密度泛函理论,研究了在不同的压力范围内,铱磷化合物不同化学组分的相变序列,首次提出了二元铱磷化合物的结构相图。在常压下,我们预测出了具有Im3空间群的IrP3结构、具有P21/c空间群的IrP2结构和具有Fm3m空间群的Ir2P结构,并且发现这三个结构与实验上的结构一致。在高压下发现了 IrP-P4/nmm和IrP2-I41/amd两个稳定的新高压结构。经过计算声子色散关系,在整个布里渊区内都是有限实值,并且满足弹性稳定准则,证明这两个高压相的热力学和动力学稳定性。研究了高压得出的新结构IrP-P4/nmm和IrP2-I41/amd的电子能带和态密度,导带底和价带顶在费米面处发生交叠,说明这两个高压相具有金属性质。对其态密度的研究发现两个结构的共同特点是价带部分均由金属原子Ir的d轨道电子占据,而导带部分由非金属原子P的p轨道电子主要占据。电子局域函数计算表明,IrP-P4/nmm和IrP2-I41/amd结构中,共价键、离子键和金属键共存。研究Bader电荷转移表明,电子从P原子向Ir原子转移。其中,在IrP-P4/nmm结构中,每个Ir原子得到0.115e;每个P原子平均失去0.115e;在IrPa-I41/amd结构中每个Ir原子得到0.18e,每个P原子失去0.09 e。通过计算弹性性质表明,IrP-P4/nmm结构具有良好的延展性,而IrP2-I41/amd结构具有较好的脆性。通过我们的研究展现了二元铱磷体系的结构相图,在高压下稳定的铱磷化合结构具有丰富的性质,说明过渡族金属化合物具有优异的物理特性,因此有着重要的研究价值。
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O614.825;O641.1;O521
【图文】：
方钴矿型磷化物ＣｏＰ３和ＮｉＰ３结构的电子能带和晶体结构。方钴矿结构中磷四环逡逑（Ｐ４）的存在对确定费米能级附近电子带的件质具有重要意义。ＮｉＰ３所发现的金逡逑属性质，是由于磷原子作为结构骨架的原因，而不是金属原子导致的。图１．１为逡逑方钴矿型磷化物Ｃ0Ｐ：ｉ的能带结构。图中町以看出在７点周围的区域是单条抛物逡逑４逡逑
在１９６０年，Ｒｕｎｄｑｖｉｓｔ等人确定了邋ＩｒＰ３和Ｉｒ２Ｐ的晶体结构１９６４年，Ｈｕ人研究了具有ＣｏＳｂ２型半导体特性的砷黄铁矿化合物。ＩｒＰ２为典型的砷黄铁晶化合物，研宄表明ＩｒＰ２与Ｃ0Ｓｂ２中的阳离子具有相同的价电子，计算其电为７７邋－邋３００邋ｋ丨３６丨。逡逑近年来，研究者们对反萤石Ｉｒ２Ｐｇ构研宄较多。２０１５年，Ｗａｎｇ等人在高温下合成了反萤石结构的立方磷化铱Ｉｒ２Ｐ，空间群为Ｆｍ３ｍ，并计算其体积值Ｂ为３０６邋ＧＰａ及其压力导数Ｂ’为６．４，图１．２为实验和理论计算Ｉｒ２Ｐ结构积模量及其压力导数的对比图，表明实验值与理论计算一致。研[偙砻鹘细呋Ａ渴怯捎谄渚哂屑そ隙痰模桑颍泄布奂腿植迹郏桑颍校矗菟拿嫣逋瘛２猓桑颍玻械挠捕任保保稿澹牵校幔獾闷渚哂邢喽越系偷募羟心Ａ恐滴叮村澹牵校幔扑惚砻鳎桑颍玻芯哂薪衔丛拥慕鹗粜浴⒗胱有院凸布奂卣鳎ァｅ义希保埃板邋五义
本文编号：2787630
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O614.825;O641.1;O521
【图文】：
方钴矿型磷化物ＣｏＰ３和ＮｉＰ３结构的电子能带和晶体结构。方钴矿结构中磷四环逡逑（Ｐ４）的存在对确定费米能级附近电子带的件质具有重要意义。ＮｉＰ３所发现的金逡逑属性质，是由于磷原子作为结构骨架的原因，而不是金属原子导致的。图１．１为逡逑方钴矿型磷化物Ｃ0Ｐ：ｉ的能带结构。图中町以看出在７点周围的区域是单条抛物逡逑４逡逑
在１９６０年，Ｒｕｎｄｑｖｉｓｔ等人确定了邋ＩｒＰ３和Ｉｒ２Ｐ的晶体结构１９６４年，Ｈｕ人研究了具有ＣｏＳｂ２型半导体特性的砷黄铁矿化合物。ＩｒＰ２为典型的砷黄铁晶化合物，研宄表明ＩｒＰ２与Ｃ0Ｓｂ２中的阳离子具有相同的价电子，计算其电为７７邋－邋３００邋ｋ丨３６丨。逡逑近年来，研究者们对反萤石Ｉｒ２Ｐｇ构研宄较多。２０１５年，Ｗａｎｇ等人在高温下合成了反萤石结构的立方磷化铱Ｉｒ２Ｐ，空间群为Ｆｍ３ｍ，并计算其体积值Ｂ为３０６邋ＧＰａ及其压力导数Ｂ’为６．４，图１．２为实验和理论计算Ｉｒ２Ｐ结构积模量及其压力导数的对比图，表明实验值与理论计算一致。研[偙砻鹘细呋Ａ渴怯捎谄渚哂屑そ隙痰模桑颍泄布奂腿植迹郏桑颍校矗菟拿嫣逋瘛２猓桑颍玻械挠捕任保保稿澹牵校幔獾闷渚哂邢喽越系偷募羟心Ａ恐滴叮村澹牵校幔扑惚砻鳎桑颍玻芯哂薪衔丛拥慕鹗粜浴⒗胱有院凸布奂卣鳎ァｅ义希保埃板邋五义
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