基于DFT研究Ca2+取代对高岭石晶体结构及表面性质的影响
束庆东1
闵凡飞2
陈军2
1.安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南 2320012.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南 232001
摘要：为探索Ca2+取代对高岭石晶体结构及表面性质的影响机制,构建了 Ca2+取代高岭石晶胞模型,并采用密度泛函理论方法对其进行键长、键角、能带结构及态密度、前线轨道、Fukui指数及电荷等分析.模拟结果表明:取代后晶胞导电性增强,同时反应活性更强,其中Na+平衡构型比K+平衡构型更稳定;在(001)面及(001)面上,取代后高岭石表面反应活性增强,其中H1,O3位点反应活性增强,而水分子相较于(001)面更倾向于吸附在(001)面.结合表面电荷分布,取代高岭石(001)面电负性增强,同时Na+与(001)面及(001)面均以静电作用为主.Ca2+取代Al3+,使得晶体产生局部膨胀,周围晶格结构产生变化;同时取代后改变晶体轨道电子分布,轨道能量及电荷密度随之变化,最终改变反应活性.
关键词：煤系高岭石Ca2+离子晶格取代密度泛函理论
分类号：TD94(选矿)X752(矿业、冶金工业污染、废物处理与综合利用)
资助基金：国家自然科学基金(52174233)国家自然科学基金(51874011)安徽省高校自然科学基金重大项目(KJ2021ZD0048)中国博士后科学基金(2020M671836)
论文发表日期：2023-03-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 406-416 )
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