氧化铀和钍作为锆矿中的点缺陷时，哪种氧化态更有利？
摘要：相对论性地研究了点缺陷中含有钍和铀的磷钇矿（YPO4），该研究采用了最近由我们提出的化合物可调嵌入势（CTEP）方法。考虑了钇磷酸盐团簇Y-(PO4)6-Y'22-O'104，其中中心部分[Y-(PO4)6]^-15 是主要团簇，而最外层的22个钇原子和104个氧原子被视为其环境，并构成总电荷为+15的无电子CTEP。最靠近中心钇原子的正磷酸盐团的磷和氧原子在整体电子水平上处理。中心钇、它的替代物钍和铀，以及周围的钇原子采用了不同版本的广义相对论赝势方法进行描述。通过比较钇-氧和磷-氧键长度与ypo4晶体的相应周期结构值，无论是实验还是理论的，验证了我们在论文中构建的团簇和CTEP模型的正确性。利用这个团簇模型，分析了磷钇矿中孤立的点缺陷X=U、Th的化学性质。研究表明，对于钍和铀来说，氧化态+3在能量上比+4更有利（能量差约为5eV），尽管U+3的离子半径明显大于Y+3，而U+4和Y+3的离子半径相近。这导致磷钇矿中U+3杂质周围晶体几何结构的明显局部变形，与广泛存在的铀在这类矿物中的有利氧化态的观点相矛盾。
作者：Yuriy V. Lomachuk, Daniil A. Maltsev, Nikolai S. Mosyagin, Leonid V. Skripnikov, Roman V. Bogdanov, Anatoly V. Titov
论文ID：1911.00365
分类：Chemical Physics
分类简称：physics.chem-ph
提交时间：2023-07-19