1、鈣鈦礦稀土氧化物ABO3可以應(yīng)用在磁阻抗材料、催化材料、高溫超導(dǎo)材料，也可以應(yīng)用于氣敏材料。作為氣敏材料，它具有高度的穩(wěn)定性、良好的選擇性和優(yōu)秀的靈敏度。其氣敏性質(zhì)可以通過對A位，B位進(jìn)行部分替代或者同時(shí)進(jìn)行部分替代而改變，甚至提高。近年來這種極具重要理論意義和使用價(jià)值的材料引起了廣大科研工作者的強(qiáng)烈興趣。
　　 人們通常會(huì)通過用低價(jià)陽離子元素比如Ca、Sr、Ba、Pb等來部分替代LaFeO3中La的位置或用Cu、Co、Ni、M

2、n等來替代Fe的位置來改善他們的氣敏性。La1-xCaxFeO3是一種重要的催化材料，但是對于其對CO這種重要的污染性氣體的催化性幾乎沒有被研究過，本文用溶膠凝膠法合成了La1-xCaxFeO3納米粉體，并對其氣敏特性，穩(wěn)定性及其導(dǎo)電性質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　 為了進(jìn)一步深入探討，我們基于第一性原理的計(jì)算模擬了La7CaFe8O24(010)表面的氧吸附情況，發(fā)現(xiàn)Fe離子對氧吸附起著主導(dǎo)作用。并且無論初始吸附狀態(tài)如何，最終都吸附在F

3、e離子上，也印證了B位在化學(xué)吸附中的主導(dǎo)作用。同時(shí)在其基礎(chǔ)上研究了La7CaFe7CoO24的表面O2吸附，觀察到了解離吸附的過程。
　　 本文主要結(jié)論如下：
　　 1.XRD圖譜表明獲得的粉體均為單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并無雜相出現(xiàn)，說明Ca確實(shí)替代了La的位置而沒有替代Fe的位置。隨著Ca含量的提高樣品La1-xCaxFeO3的晶胞參數(shù)逐漸減小，導(dǎo)致晶胞容量減小，晶粒大小也逐漸減小，這是因?yàn)镃a離子(100pm)比La離子

4、(103pm)稍微小一點(diǎn)，當(dāng)Ca替代La后晶胞參數(shù)就減小，晶胞收縮。
　　 2.通過對氣敏元件的電阻測量我們發(fā)現(xiàn)La1-xCaxFeO3(x=0.1，0.2，0.4)在CO中的電阻在相同溫度下都大于空氣中的電阻，屬于P型半導(dǎo)體，x=0.3時(shí)氣敏元件在CO中導(dǎo)電特性出現(xiàn)了從p型到n型的轉(zhuǎn)化，p-n轉(zhuǎn)化溫度為380℃。我們還發(fā)現(xiàn)隨著x的增加，空氣中的元件電阻先減小，后增大。這是由于氣敏元件中電價(jià)補(bǔ)償和空位補(bǔ)償同時(shí)并存相互競爭的結(jié)果：

5、電價(jià)補(bǔ)償占主導(dǎo)時(shí)，空穴增加，電阻變小；空位補(bǔ)償增大后，自由電子增加，電阻增大。
　　 3.當(dāng)x=0.1，0.2，0.3時(shí)，La1-xCaxFeO3對于CO具有較好的靈敏度，其中x=0.2時(shí)，溫度為100℃，靈敏度達(dá)到最高。我們又測量了x=0.2時(shí)氣敏元件的穩(wěn)定性及其反應(yīng)時(shí)間，得到了較好的氣敏元件特性參數(shù)。La0.8Ca0.2FeO3可以考慮用來做為測量CO的氣敏材料。
　　 4.用基于密度泛函的第一性原理計(jì)算方法研究了L

6、a7CaFe8O24(010)表面和氧在其表面上的吸附。La7CaFe8O24(010)表面的表面態(tài)出現(xiàn)在費(fèi)米能級(jí)的附近，主要由Fe3d的軌道組成。表面Fe離子對氧吸附起到主導(dǎo)作用。在Fe離子上的吸附比在La和O離子上的吸附要穩(wěn)定的多，吸附氧在表面Fe離子上的成鍵機(jī)制是O2p和Fe3d軌道之間的強(qiáng)相互作用。此外，我們的計(jì)算表面氧分子在La7CaFe8O24(010)表面上的吸附屬于分子化學(xué)吸附和物理吸附。具體公式如下
　　 5.

7、La7CaFe7CoO24(010)表面和氧氣分子在其表面上的吸附用Dmol3模擬。Co原子的摻雜并沒有改變鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。表面發(fā)生了馳豫現(xiàn)象而沒有重構(gòu)，計(jì)算預(yù)示了Fe和Co原子在吸附過程中的作用。七種吸附模型中發(fā)現(xiàn)了物理吸附，化學(xué)吸附，解離吸附3種吸附，在5種分子化學(xué)吸附模型中Co原子的吸附能力最小，在Fe-O-Co上初始位置的O2發(fā)生了解離吸附(O-O鍵長達(dá)到了4.0474A)，都吸附在Fe上，這些都說明Fe原子在La7CaFe7CoO