高岭石电子结构的量化计算.pdf

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1、第01卷第03期2014年8月工业技术创新IndustrialTethnologyInnovation高岭石电子结构的量化计算周俊杰，李文静(郑州大学化工与能源学院，河南郑州，450001)摘要：高岭石广泛应用于化工填料和吸附材料等领域，是重要的非金属矿产物质。本文基于密度泛函理论，采用平面波超软赝势方法，利用CASTEP软件对其电子结构进行量化计算。比较了截断能分别取为450eV、500eV、550eV时的优化结果，得出截断能取为500eV时结果较理想；接着对GGA—PW91、GGA—PBE和LDA．CA．PZ三种交换关联函

2、数进行分析，最终选取GGA．PW91作为交换关联函数。晶格常数的计算值与实验值符合较好。量化计算结果表明：高岭石是一种宽能隙绝缘体，其靠近费米能级处的价带部分主要由O原子的S态和p态电子决定，导带主要有si和A1的sp态电子和H的S态电子决定。为进一步分析高岭石表面性质提供依据。关键词：密度泛函理论；赝势方法；CASTEP；电子结构；高岭石中图分类号：P619．23文献标识码：A文章编号：2095-8412(2014)03-258—05TheQuantitativeCalculationofElectronicStructur

3、eofKaoliniteJHajieZhou，WenjingLi(SchoolofChemicalEngineering＆Energy，Zhengzho“University，Zhengzho“，450001，China)Abstract：Kaoliniteiswidelyappliedinareassuchaschemicalpackingandadsorptionmaterial，isanimportantnonmetalljCmineralsubstance．Theelectronicstructureofbulkkao

4、linitewascalculatedusingdensityfunctionaltheory(DFT)methodofplane—wavepseudo-potentialmethodinCASTEP．Thecalculatedvaluesofthelatticeconstantofkaolinitewerecomparedwiththeexperimentalvalueswhenusingcutenergy450，500，550evjrespectively,the500eVgaverelativelyidea1result

5、s：ThenGGA—PW91，GGA．PBEandLDA—CA．PZthreeexchangecorrelationfunctionSwereanalyzed．andfinallyselectGGA—PW91exchangecorrelationfunctions．ThecalculationoflatticeconstantvalueScoincidewel1withtheexperimenta1valueS．Theauantitativeca1culationresuitsshowthat，thekaoliniteisak

6、indofwidebandgapenergyinsulators，itsvalencebandwhichisneartheFermienergyisdecidedby0spstates．conductionbandiSmostlydecidedbyspstateofSiandA1atomsandHSstate．Thisresultsprovideabasisforfurtheranalysisofkaolinitesurfaceproperties．Keywords：Densityfunctionaltheory；Pseudo

7、—potentialmethod；CASTEP；Electronicstructure；Kaolinite1引言大。李海普等人I3以十二胺醋酸盐作为捕收剂，考察高岭石应用于耐火材料、化工填料和吸附材料等高岭石的可浮性随pH值的变化，实验结果表明，高岭领域，是重要的非金属矿产物质。同时也是铝土矿需石随pH的增加，回收率下降，但由动电位测试结果看要脱出的含硅脉石矿物Ⅲ。徐龙华等人翻利用十六烷基出，在pH10时，十二胺醋酸盐随pH值增加，更易吸三甲基氯化铵和十二烷基三甲基氯化铵在高岭石表面附于矿物表面。通过对高岭石不同解理面的化学组

8、成的吸附特性进行研究，采用吸附等温线测量、荧光探分析及建立高岭石在不同pH值条件下与十二胺醋酸盐针技术和沉降实验方法，得出吸附特性和吸附层的结作用模型，得出高岭石带正电的断面及带负电的层面构与捕收剂浓度有关，当两种捕收剂浓度达到临界胶之间的静电引力作用使矿粒发生絮凝和在酸性条