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硅酸盐通报 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (1): 247-253.

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水分子在高岭石(001)面吸附的密度泛函计算

陈浙锐;邱鸿鑫;王光辉   

  1. 中国矿业大学化工学院,徐州,221116
  • 出版日期:2020-01-15 发布日期:2021-01-19
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51604273)

Density Functional Calculations of Adsorption of Water Molecules on Kaolinite (001) Surface

CHEN Zherui;QIU Hongxin;WANG Guanghui   

  • Online:2020-01-15 Published:2021-01-19

摘要: 为研究高岭石(001)面与水分子的相互作用机理,用Material studio 8.0构建了高岭石(001)面的晶体模型,使用GGA-PBE优化高岭石(001)面,分别计算(001)面和含有1、2、4个水分子的分子团吸附构型和平均结合能.结果表明,随着水分子数量的增加,结合能绝对值从35.87 kJ/mol增加到53.94 kJ/mol,复合体系稳定性增加.通过静电势分析可知,高岭石表面主要是负静电势区域略大于正静电势区域.当水分子数量由1个增加到4个时,静电势绝对值较大(>188.18 kJ/mol)的面积由7.99%增加到8.49%,整体静电势水平提高,有利于后续水分子吸附.运用RDG函数,展示了高岭石和水分子之间的弱相互作用,结果表明高岭石和水分子主要通过氢键方式结合.由AIM分析的结果可知,高岭石-水的氢键键能弱于水-水的氢键,当水分子数量增加时,高岭石-水氢键键能会进一步减弱.

关键词: 高岭石(001)面;水分子;吸附;密度泛函计算;静电势

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