高压下磷化铱结构预测与物性的理论研究

论文摘要

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。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李鑫

导师: 刘艳辉

关键词: 铱磷化合物,结构预测,相图,高压

来源: 延边大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,化学,化学

单位: 延边大学

分类号: O614.825;O641.1;O521

总页数: 60

文件大小: 2662K

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