镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)SeptemberActaP．一C．，z．2012，28(9)，2051-20562051[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201206281www．whxb．pku．edu．cn镍镁铝类水滑石的超分子结构、电子性质及稳定性倪哲明‘李远施炜薛继龙刘娇(浙江工业大学化学Z_-程与材料学院，先进催化材料实验室，杭州310032)摘要：以Ni同晶取代Mg的方式构建镍镁铝类水滑石(HT)的周期性计算模型，通过进行密度泛函理论计算，研究了含镍水滑石的的超分

2、子结构、电子性质及稳定性．结果表明，随着镍离子逐渐取代镁离子，金属离子之间的平均距离逐渐减小，层间距逐渐增大，与实验结果一致．与此同时，电子逐渐从主体层板向客体阴离子传递，导致主客体之间的静电作用力及整体超分子作用力逐渐增强，结合能的绝对值逐渐增大，体系的稳定性增加．在微观结构上，电子传递行为使层板中平均金属一氧键键长逐渐减小，且金属配位角的畸变情况得到一定程度的缓解，这些变化都有利于形成更稳定的体系，说明镍铝类水滑石在理论上比镁铝水滑石更稳定．关键词：镍镁铝类水滑石：密度泛函理论：微观结构：电子性质：稳定性中图分类

3、号：O641SupramolecularStructure，ElectronicPropertyandStabilityofNi-Mg-AILayeredDoubleHydroxidesNIZhe—Ming‘LIYuanSHIWeiXUEJi—LongLIUJiao(LaboratoryofAdvancedCatalyticMaterials,CollegeofChemicalEngineeringandMaterialsScience,Zh~iangUniversityofTechnology,Hangzhou31

4、0032,R．China1Abstract：WeestablishedperiodicalstructuresforNi-Mg-AIhydrotalcites(HT)byisomorphoussubstitutionofMg。withNi”．Wediscussedthesupramolecularstructure，electronicproperty。andstabilityofthesystemsaccordingtocomputationalresultsbasedondensityfunctionaItheo

5、~．AsNicontentofincreased，theaveragedistancebetweenmetalcationsdecreasedwhiletheinterlayerspacinggraduallyincreased，inagreementwiththeexperimentaldata．Atthesametime，electronsgraduallytransferredfromlayertointerlayeranions．Asaresult，theelectrostaticinteraction，wh

6、olesupramolecularinteraction，andabsolutebindingenergyvalueofthesystemincreased，improvingsystemstability．Meanwhile，theaverageM—Obondlengthdecreased。andthedistorted0一M一0angleswereweakenedtosomedegree．AI10fthesechangesarebeneficiaItotheformationofastablesystem．SOw

7、econcludethatNi．AI．HTiSmorestablethanMg—AI．HKeyWords：Ni·-Mg-·AIlayereddoublehydroxide；Densityfunctionaltheo~；MicrocosmicstructureElectronicproperty；Stability1引言六羟基合金属离子的八面配位体结构，各八面体通层状双金属氢氧化物(LDHs)，又称水滑石过共用O⋯o棱边建立二维层板结构．层板骨架带(HT)，是一种阴离子型粘土类材料，为典型的六方有正电荷，层间分布着的阴

8、离子与之相平衡，形成晶系结构．其中，各金属阳离子均与羟基作用，形成电中性的层状复合材料．由于该类材料主体层板的Received：May21，2012；Revised：June28，2012；PublishedonWeb：June28，2012．‘Correspondingauthor．Email：jchx@zjut．edu．cn；Tel：+86