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作者
束庆东闵凡飞陈军
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单位
安徽理工大学材料科学与工程学院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
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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■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■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■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.
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关键词
煤系高岭石Ca2+离子" data-show="keyboard">2+离子"name="keyword">Ca2+离子晶格取代密度泛函理论
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目(52174233,51874011)；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项目(2020M671836)；
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文章目录
1 计算方法与模型构建
1.1 计算方法
1.2 模型构建
1.3 性质计算
1)能带结构及态密度
2)前线轨道理论
3)Fukui函数
4)Mulliken电荷和静电势
2 计算结果及分析
2.1 晶胞性质分析
2.1.1 平衡阳离子影响及参数分析
2.1.2 能带及态密度分析
2.2 表面性质分析
2.2.1 吸附活性位点分析
2.2.2 电荷分析
3 结 论
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引用格式
束庆东,闵凡飞,陈军.基于DFT研究Ca~(2+)取代对高岭石晶体结构及表面性质的影响[J].中国矿业大学学报,2023,52(02):406-416.DOI:10.13247/j.cnki.jcumt.20220064.
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