Sr2FeNbO6晶格常数及电子结构的第一性原理研究:交换关联泛函及计算参数的选择

摘要

双钙钛矿结构复合氧化物Sr2FeNbO6 (SFN)可作为氢电极材料应用于固体氧化物电解池，辅助完成水蒸汽在高温下的催化分解反应。以第一性原理计算软件Material Studio的CASTEP模块,对Sr2FeNbO6(SFN)的结构、性能进行优化模拟,并与实验真实值对比,研究适合于SFN材料体系的交换关联泛函及相关参数的合理设置.具体为:采用不同的交换关联泛函对晶胞进行几何结构优化,研究不同泛函对晶胞参数计算结果的影响;分别计算电子结构及禁带宽度,并与采用紫外-可见漫反射分析得到的禁带宽度值比较;对体系进行计算收敛测试,判断合适的K点取样、截断能;研究采用Hubbard模型对Fe和Nb赋不同U值对SFN禁带宽度及晶格参数计算结果的影响.结果表明:使用GGA-PBESOL泛函,当K点取样密度为(2×2×2),截断能为400 eV时,已经可以满足基本的计算精度要求:使用GGA+U方法,当UFe=7eV、Um=9 eV时,计算出的禁带宽度和晶格常数与实验值符合较好.