关于2021年云南省自然科学奖推荐
项目（单科）的公示
各单位：
根据《云南省科技厅关于2021年度云南省科学技术奖提名工作的通知》精神及要求，现将我校2021年云南省自然科学奖推荐项目“稀土掺杂钛酸锶混合导体材料的电子-离子传导机制”予以公示。公示期自2021年5月14日至2021年5月20日，在公示期对公示内容有异议的单位或个人，请在公示期内实名并附书面材料向学校科学技术处反映。
联系人：赖文瑛 缪妙
联系电话：0837-3694760
附件：稀土掺杂钛酸锶混合导体材料的电子-离子传导机制
红河学院科学技术处
2021年5月14日
附件：
项目名称：稀土掺杂钛酸锶混合导体材料的电子-离子传导机制
候选人1：单科（红河学院）
候选人2：易中周（红河学院）
候选人3：刘贵阳（红河学院）
申报单位：红河学院
提名单位：红河州科技局
项目简介：研究成果主要由1项国家自然科学基金地区科学基金项目“基于SOFC阳极的稀土掺杂钛酸锶基混合导体材料的制备及电子-离子传导机制的研究”（51562009）的研究成果和相关研究成果组成。
本项目主要针对A，B位共掺杂钛酸锶混合导体的电子-离子导电机制不清楚的关键问题。通过第一性原理计算量子力学电子结构，确定掺杂钇元素对钛酸锶电性能的影响规律。通过Y, Sc、Y, In和Y, Fe对钛酸锶的A位和B位进行共掺杂，测试其总电导率和离子电导率，分别控制A位上Y掺杂，B位上Sc，In和Fe掺杂量以及A位缺位量的变化，提出电荷补偿机制。基于固体燃料电池阳极材料目前存在的问题，采用稀土共掺杂的钛酸锶取代Ni-YSZ中的Ni，测定其电子-离子电导率，为固体燃料电池阳极材料提供一种新思路，具有重要的理论意义和应用价值，主要有以下发现点：
1.首次采用第一性原理计算方法计算掺杂钇元素钛酸锶材料的量子力学电子结构。具体采用Material Studio软件中的CASTEP 模块来计算掺杂钇元素所引起的钛酸锶材料能带结构和电子态密度的变化。不掺杂钛酸锶是宽禁带半导体，宽禁带导致其导电性差，钇掺杂会引入带间状态，位于导带底，由于这些状态是部分占据，因此，费米能级穿越这些状态，说明掺入钇的钛酸锶会显示部分金属性特征，因而，导电性得以显著提高，为掺杂钛酸锶混合导体材料提供了理论基础。
2.通过采用交流阻抗法和电子阻塞电极法分别测试材料的电子导电和离子导电，明确了A、B位掺杂对材料的电子和离子导电的贡献，提出A位掺杂、B位掺杂和A位缺位的稀土共掺杂钛酸锶混合导体材料的电荷补偿机制，解决了混合导体材料中电子-离子导电机制不清晰的问题。
3.基于固体燃料电池阳极材料目前存在的问题，采用稀土掺杂的钛酸锶混合导体材料取代Ni-YSZ中的Ni，通过稀土掺杂钛酸锶混合导体材料与YSZ复相材料电子-离子电导率的研究，为固体燃料电池阳极材料的应用提供了理论依据。
以上这些研究成果在当今钛酸锶混合导体研究方向达到国内领先水平，并引起国内外学者的广泛关注，申请人以此为基础，2019年获得国家自然科学基金资助（国家自然科学基金地区项目，项目名称：“致密扩散障碍层极限电流氧传感器及其扩散障碍层材料选择性机理研究”，项目编号：51962004，2020.01-2023.12），2020年获得云南省中青年学术和技术带头人后备人才项目。
代表性论文：
[1] K. Shan, Z. Z. Yi. Synthesis and ionic-electronic conductivity of A-site deficient (Y, In) co-doped SrTiO3 as novel materials for mixed conductor[J]. Scripta Materialia, 2015, 107:119-122.
[2] K. Shan, Z. Z. Yi. Electrical conduction behavior of mixed ionic-electronic conductor Y0.08Sr0.92Ti1−xScxO3−δ [J]. Scripta Materialia, 2016, 114:70-73.
[3] K. Shan, X.M. Guo. Electrical properties of (Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3−δ mixed conductor[J]. Electrochimica Acta, 2015, 154:31-34.
[4] 单科, 翟凤瑞, 谢志鹏, 易中周. Y0.08Sr0.92Ti1-xFexO3-δ混合导体材料的电子-离子阻抗行为[J]. 硅酸盐学报, 2016, 44(3):438-443.
[5] 单科，易中周. Y，Fe共掺杂SrTiO3混合导体材料的电阻抗行为[J]. 人工晶体学报，2015, 44(4):1084-1090.
[6] 单科, 易中周. (Y0.08Sr0.92)1-xTi0.6Fe0.4O3−δ混合导体材料的电子-离子阻抗特性[J]. 材料研究学报, 2015, 29(6): 429-433.
[7] 单科, 翟凤瑞, 李楠等.YSZ-SrTi0.6Fe0.4O3-δ复相陶瓷材料的交流阻抗[J].陶瓷学报，2017,38(6):151-155.
[8] K. Shan, N. Li, F. Zhai, Z. Z. Yi. On the sol-gel synthesis and structure, electronic and ionic conductivities and impedance behavior of Y, Fe co-doped SrTiO3 mixed conductor, Solid State Phenomena, 2018, 281: 774-781.
客观评价：2021年5月12日，由云南省企业创新研究会主持，组织相关专家对红河学院完成的“稀土掺杂钛酸锶混合导体材料的电子-离子传导机制”科技成果进行会议评价，与会专家审阅了相关评价材料，听取了成果汇报，经质询，答疑和讨论，形成如下意见：
一、提交的成果评价材料齐全，符合科技成果评价要求。
二、在国家自然科学基金的支持下，本项目针对稀土掺杂钛酸锶混合导体材料的电子-离子传导机制开展了研究，主要有以下发现点：
1.基于第一性原理计算方法计算量子力学电子结构，采用Material Studio软件计算钇元素不同掺杂量所引起的钛酸锶材料能带结构和电子态密度的变化，为掺杂钛酸锶导体材料提供了理论基础。
2.明确了A、B位掺杂对材料的电子和离子导电的贡献，提出A位掺杂、B位掺杂和A位缺位的稀土共掺杂钛酸锶混合导体材料的电荷补偿机制，解决了混合导体材料中电子-离子导电机制不清晰的问题。
3.通过稀土掺杂钛酸锶与YSZ复相材料的电子-离子电导率的研究，为固体燃料电池阳极材料的应用提供了理论依据。
三、项目共发表论文20篇中，其中SCI收录7篇，含中科院JCR 1区、2区各3篇,单篇最高影响因子6.215，累计影响因子25.985，总他引次数39次。EI收录10 篇，核心论文2篇。
综上所述，专家组一致认为研究成果在稀土掺杂钛酸锶混合导体材料方向达到国内领先水平。
