固态离子导体材料在能量的储存和转换,清洁生产等领域有着广泛的应用,比如燃料电池、太阳能电池和传感器等。其可分为阳离子导体和阴离子导体。本学位论文研究的是基于四面体的阴离子导体主要是氧离子导体材料,其多由于结构中四面体较好的柔韧性而具有高离子导电性能,但实验上很难对材料中的间隙或者空位氧缺陷的稳定存在和迁移做出微观解释,因此我们运用基于经典力学的静态晶格模拟和分子动力学模拟以及基于量子力学的第一性原理密度泛函理论（DFT）计算对其进行理论模拟,为解释实验结果和研发新的离子导电材料提供了可靠的理论支撑。具体的研究内容如下:1.针对白钨矿基CeNbO_4+x（x=0、0.08、0.25和0.33）氧离子导体的四种不同组成分别进行了详细的分子动力学模拟,发现只有在含有过量氧的组分中才会有氧离子的迁移,并且CeNbO_4.08和CeNbO_4.25两个组分具有相似的迁移机理,总结了两种不同的氧离子迁移路径并提出在忽略较长的Nb-O键时氧离子的迁移可以用Nb₂O₉二聚体的断裂和重组来解释。而由于CeNbO_4.33物相中的间隙氧离子形成了有序结构阻碍了氧的迁移,因此在非常高温的模拟中才体现出了氧离子迁移且主要是沿着Nb₆O₂₆链状结构来进行。2.针对独居石型La_1-xCa_xPO_4-x/2氧离子导体材料进行了静态晶格模拟和分子动力学模拟,静态晶格模拟结果表明去掉PO₄四面体中的O1时缺陷生成能是最大的,即O1位置是一个较为稳定的位置。而PO₄四面体中O2、O3和O4相似的生成能表明他们都有可能形成氧空位。分子动力学模拟表明氧离子迁移主要是通过高温下PO₄四面体旋转和变形协助完成的P₂O₇二聚体断裂重组来实现的。3.在实验上制备了La_1-xNa_xPO_4-x氧离子导体材料,结合X射线粉末衍射、扫描电镜图谱、结构精修和DFT计算验证掺杂形成了较窄的固溶区（0≤x≤0.1）。热重和红外光谱测试证明了掺杂之后结构中产生了氧空位并且其可以在湿润条件下反应导致质子形成。交流和直流阻抗测试说明该材料在干燥气氛下确实存在氧离子导电并且在总电导率中约有10%的贡献。最后利用合适的势能参数对母体和掺杂之后的结构进行了动力学模拟,发现其氧离子导电来源于高温下P₂O₇二聚体连续的断裂和重组。4.针对黄长石型La_1+xSr_1-xGa₃O_{7+0.5（x-δ）}F_δ混合阴离子导体材料分别进行了DFT计算和分子动力学模拟。DFT能量计算表明五元环中心位点对于间隙F^-离子是最有利的。电子结构计算表明间隙O^2-离子和间隙F^-离子能够稳定于结构中的五元环中心主要是因为五元环局域结构的协同弛豫以及它们与五元环中含有一个终端氧的Ga2原子共价键的形成。分子动力学模拟显示氧离子的迁移来源于间隙和骨架氧离子的碰撞交换且被限制于Ga₃O₇层内。而间隙F^-离子迁移相对O^2-离子迁移来说更加剧烈且含有层间的迁移。