氟氯磷灰石固溶体晶体性质的密度泛函理论研究.pdf

《氟氯磷灰石固溶体晶体性质的密度泛函理论研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第36卷第3期矿冶工程Vn1-36№32016年06月MININGANilMETALLURGICALENGINEERINGJune2016氟氯磷灰石固溶体晶体性质的密度泛函理论研究①崔伟勇，邱跃琴，张覃，，李龙江，，叶军建，王杰(1．贵州大学，贵州贵阳550025；2．贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州贵阳550025；3．贵州省优势矿产资源高效利用工程实验室，贵卅I贵阳550025)摘要：基于密度泛函理论(DFT)研究了氟磷灰石、氯磷灰石及不同cl含量的氟氯磷灰石固溶体晶体结构和电子性质。结果表明，随着cl含量增加，体系能量趋于增大，同时晶体

2、结构中a，b值呈增大趋势，C值却逐渐变小。态密度分析显示，cl取代F后，cl3s态较F2s态向右移动，且在价带顶部cl3p态更靠近费米能级，同时峰费米能级附近ca：3d态也更活跃。电荷分析显示cl取代F后，主要电荷转移发生在通道原子F、C1以及金属Ca；Mulliken键布居显示ca一c1较ca：一F键布居值更大且键长更长，其中在氯磷灰石中ca，一c1键长达到了0．2608nm。关键词：磷灰石；密度泛函理论；分子模拟；固溶体；晶体结构中图分类号：0641文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2016．03．016文章编号

3、：0253-6099(2016)03-0062-04CrystalStructuresofFluor—chlorapatiteSolidSolution：DFTInvestigationCUIWei—yong’，。，QIUYue—qin’，，ZHANGQin'’，LILong．jiang，，，YEJun—jian''，WANGJie，，(1．GuizhouUniversity，Gu@ang550025，Guizhou，China；2．GuizhouKeyLaboratoryofComprehensiveUtilizationofNon—metallicM

4、ineralResource，Guiyang550025，Gu~hou，China；3．GukhouEngineeringLabofMineralResource，Guiyang550025，Gu&hou，China)Abstract：Thestructureandelectronicpropertiesofthefluorapatite，chlorapatiteandtheirsolidsolutionareinvestigatedbasedonDFTtheory．TheresultsshowthatasClincreases．theenergyinc

5、reases。andthelatticeparametersa，balsoincrease，butCdecreases．DOSanalysisindicatesthatafterC1replacesF，C13sstatemovestorighttoahigherlevelcomparedwithF2sstate，andC13pstateisclosertotheFemileve1．Atthesametime，Ca23dstateneartheFemilevelismoreactive．TheMullikenatomicchargeanalysisreve

6、alsthatthechargetransfermainlyoccursontheatomF，C1andCa．TheMullikenbondpopulationanalysisshowthattheCa2一ClpopulationislargerandlongerthantheCa2一F，evenreaching0．2608nminchlorapatite．Keywords：apatite；DFT；molecularsimulation；solidsolution；crystalstructure磷灰石除常规用于工农业生产¨之外，作为重过对氟磷灰石晶体中

7、的F进行cl替换，构造出cl含要的功能材料还应用于生命医学、光学和环境工程等量不同的氟氯磷灰石固溶体，从原子层面对氟、氯磷灰诸多领域J。这与磷灰石独特的组成结构息息相石及其固溶体结构的晶体和电子性质进行研究，借此关，而其中通道阴离子更是起着不可替代的作用。相揭示通道阴离子F一、C1一对晶体结构的影响。关研究表明，F一、C1一对骨骼和牙齿的形成和生长有着l计算方法和模型重要影响；磷灰石通道离子对细胞色素C的行为有很大关系；另外通道离子还对离子交换、催化等1．1计算方法性质起着重要作用¨。前人借助多种分析测试方法基于密度泛函理论的第一性原理，采用Materi

8、als对氟氯磷灰石的晶体结构和化学特征做了一定研Studio软件的CASTEP模