氧化鋯陶瓷的摻雜穩定及生長動力學

書　名：《氧化鋯陶瓷的摻雜穩定及生長動力學》

市場價：￥18元

作　者：尹衍升 陳守剛 劉英才

出版社：化學工業出版社

上市日期：2004年11月

開　本：32開

頁　數：192頁

ISBN編號：7-5025-6155-2

就氧化鋯多晶材料而言，相轉變過程中的體積變化，是其作為結構和功能陶瓷材料最重要的特性和依據，澄清其相變機理，進而通過控制相變條件達到改善材料性能的目的，既具有重要的理論價值，又具有極大的實際意義。同時，無論是作為陶瓷增韌增強相、氧感測器，還是高溫燃料電池材料和催化劑等，都要求對這種材料的形核和晶粒長大過程有深入的理解，保證這種材料隨環境條件的變化，性能有較小的起伏。因此，詳細探討製備條件對氧化鋯的前驅體結構和最終晶型的影響，納米氧化鋯晶粒生長過程中的動力學研究也是必要的。本書針對氧化鋯基複合材料摻雜穩定機制、溶液中氧化鋯多晶形核和生長動力學過程及其氧化鋯團簇的生長模式及穩定性等問題，利用密度泛函理論優化計算了氧化鋯陶瓷團簇各種可能的結構，從液相和氣相兩方面進行了較為系統的實驗和理論研究，旨在從原子和分子級水平澄清上述問題的本質原因。

到目前為止，尚未見到從化學的角度利用密度泛函理論對氧化鋯陶瓷材料的摻雜穩定和生長動力學進行系統理論的計算分析與實驗研究的專著與教材，因此無論從該類材料的理論設計還是教學角度，撰寫這樣一部《氧化鋯陶瓷的摻雜穩定及生長動力學》都是很有必要的。

由於作者的學術水平所限，書中難免不足或錯誤，敬請廣大同行批評指正。

本書的主要研究工作是在國家自然科學基金（編號：No.50242008）的資助下完成的。該書在撰寫期間得到中國工程院院士高從凱教授、國家自然科學基金委員會材料二處高瑞平研究員的指導及中國海洋大學材料學院和山東省工程陶瓷重點實驗室同事們提供的多方面幫助和支持，在此一併表示衷心感謝。

尹衍升 陳守剛 劉英才

2004年7月於青島魚山

中國海洋大學

本書可以作為相關材料專業研究生用教材或參考書，也可以供從事陶瓷及其複合材料研究和生產的科技人員參考。

1.1 引言

1.2 氧化鋯陶瓷的物理化學特性

1.2.1 物理特性

1.2.2 化學特性

1.2.3 氧化還原性

1.3 氧化鋯陶瓷相變穩定的研究

1.3.1 摻雜對氧化鋯相變過程的影響

1.3.2 氧化鋯晶粒尺寸的影響

1.3.3 外界環境的影響

1.4 當前需要研究的問題

參考文獻

2.1 晶體生長理論的發展

2.1.1 完整光滑界面理論模型

2.1.2 非完整光滑界面理論模型

2.1.3 粗糙界面理論模型

2.1.4 Bravais法則

2.1.5 PBC理論模型

2.2 配位多面體生長理論

2.2.1 兩個假設

2.2.2 基團穩定能的計算

2.2.3 理想晶體的生長習性

2.2.4 實際晶體的生長習性

2.3 氧化鋯晶體的生長習性

2.3.1 立方和四方氧化鋯晶體的生長習性

2.3.2 單斜氧化鋯晶體的生長習性

參考文獻

3.1 引言

3.2 密度泛函理論的建立

3.2.1 Thomas-Fermi理論

3.2.2 Hohenberg-Kohn定理

3.2.3 Kohn-Sham方程

3.3 密度泛函理論的發展

3.3.1 局域自旋密度近似（LSDA)

3.3.2 廣義梯度近似（GGA)

3.3.3 廣義梯度近似（GGA）的校正

3.4 贗勢方法

3.5 密度泛函理論的應用

參考文獻

第4章 電子結構研究

4.1 引言

4.2 計算方法和模型的選取

4.2.1 計算方法

4.2.2 計算模型

4.3 結果與討論

4.3.1 計算結果

4.3.2 陽離子摻雜

4.3.3 陰離子摻雜

4.3.4 陰陽離子協同摻雜

4.4 小結

參考文獻

第5章 納米晶的製備及穩定機理

5.1 引言

5.2 樣品的製備

5.2.1 製備原理

5.2.2 實驗原材料

5.2.3 實驗儀器設備

5.2.4 實驗步驟

5.2.5 表徵方法

5.3 水性前驅體結構與氧化鋯晶型的關係

5.3.1 實驗結果與分析

5.3.2 理論分析

5.4 SiO2摻雜ZrO2複合材料的穩定機理

5.4.1 模型選取與計算方法的驗證

5.4.2 結果與討論

5.4.3 小結

參考文獻

第6章 氧化物摻雜氧化鋯納米晶的生長動力學

6.1 引言

6.2 實驗結果

6.2.1 Y2O3-ZrO2體系

6.2.2 Sm2O3-ZrO2體系

6.2.3 實驗結果分析

6.3 納米晶體的生長活化能及機理

6.3.1 納米晶體生長活化能的估算

6.3.2 低的納米2YSZ晶粒生長活化能的分析

6.3.3 摻雜導致2YSZ晶粒尺寸減小的分析

6.4 小結

參考文獻

第7章 氧化鋯團簇結構的紅外光譜和生長模式

7.1 引言

7.2 計算方法

7.3 (ZrO2)n(n≤5)團簇的結構及紅外光譜

7.3.1 ZrO2團簇

7.3.2 (ZrO2) 2團簇

7.3.3 (ZrO2) 3團簇

7.3.4 (ZrO2)4團簇

7.3.5 (ZrO2) 5團簇

7.4 單斜氧化鋯和四方氧化鋯晶粒的紅外光譜

7.5 氧化鋯團簇的生長模式

7.6 小結

參考文獻

第8章 團簇的電子結構和穩定性

8.1 引言

8.2 計算方法

8.3 ZrmOn團簇的電子結構、形成路徑和解離能

8.3.1 ZrmOn團簇的電子結構

8.3.2 ZrmOn團簇的形成路徑和解離能

8.4 Fe-Al團簇的電子結構和穩定性

8.4.1 Fe-Al團簇的電子結構

8.4.2 穩定團簇的電子結構

8.4.3 穩定團簇的熱力學性質

8.4.4 摻雜鉻元素的影響

8.5 小結

參考文獻