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碱土金属掺杂对铈锆固溶体结构及储放氧性能影响的研究的任务书

任务书

一、研究背景

氧化铈锆（CeZrO）作为高温氧化物的典型代表，被广泛应用于环境保护、能源等领域。然而，由于CeZrO的净化、制备以及氧化还原循环时的稳定性问题，制约了CeZrO在工业化应用的推广。为此，有必要对CeZrO的结构和性质进行深入研究，以提高其储放氧性能，提高其工业化应用前景。

二、研究内容和目的

本项目的研究内容是探究初始结构为石榴石相的CeZrO材料中，碱土金属（Sr、Ba）掺杂对其固溶体结构和储放氧性能的影响。我们将通过理论计算和实验验证相结合的方式，研究掺杂量和掺杂位置对材料晶体结构和氧离子迁移特性的影响，从而深入了解其储放氧性能改善的机制。本项目的目的是为提高CeZrO的稳定性和储放氧性能，为其在环境保护和能源领域的应用提供技术支持。

三、研究方法和技术路线

1.理论计算

采用材料计算软件（VASP、CASTEP）等进行密度泛函理论（DFT）计算，研究CeZrO的结构、表面性质和储放氧性能；计算不同掺杂量和掺杂位置对材料晶体结构和氧离子迁移特性的影响。

2.实验验证

制备不同掺杂量和掺杂位置的CeZrO样品，并通过表征手段（XRD、SEM、TEM、Raman、XPS、H2-TPR、O2-TPD等）对其进行结构和性能的分析；同时进行储放氧性能测试，研究掺杂对材料储放氧性能的影响。

四、预期成果

1.提高CeZrO的稳定性和储放氧性能的新方法。

2.研究掺杂量和掺杂位置对CeZrO结构和性能改善的机制。

3.发表相关学术论文，参加国内外学术会议，并取得一定的学术成果。

五、研究时间安排

本项目为期三年，具体分为如下阶段：

第一年：材料制备和表征

1-3个月：购置实验设备和仪器，并完成实验室搭建。

4-6个月：制备不同掺杂量和掺杂位置的CeZrO样品，并通过表征手段对结构和性能进行分析。

第二年：理论计算

7-12个月：采用材料计算软件进行密度泛函理论计算，研究CeZrO的结构、表面性质和储放氧性能；并计算掺杂量和掺杂位置对储放氧性能的影响。

第三年：实验验证和成果总结

13-18个月：进行储放氧性能测试，并研究实验结果的验证和分析。

19-24个月：对整个项目进行成果总结，并完成相关研究成果的论文撰写和发表。

六、研究经费预算

本项目的研究经费预算为XX万元，具体项目如下：

1.实验设备和仪器购置费用：XX万元

2.实验室搭建费用：XX万元

3.实验人员工资和福利费用：XX万元

4.其他研究经费：XX万元

七、研究团队组成和人员分工

该项目由XXX教授担任项目组长，项目组成员包括教师和研究生。项目中材料制备和表征部分由研究生完成，计算模拟部分由教师和研究生共同完成，实验验证和成果总结由教师负责。