氟置换高岭石层间羟基的能量最小化模拟.pdf

《氟置换高岭石层间羟基的能量最小化模拟.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、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)Acta尸s．-Chim．Sin．，2010，26(6)：1541—15511541[Article】www．whxb．pku．edu．ca氟置换高岭石层间羟基的能量最小化模拟牛继南强颖怀王志辉(中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州221116)摘要：为了进一步澄清高岭石中结构无序的成因以及氢键对它们的影响程度，利用补充了氟参数的CLAYFF力场，对层间羟基不同分数的氟置换进行了能量最小化模拟．结果发现：四面体底氧起皱的原因是四、八片层不匹配引起的—0(连接氧)键拉伸以及维持四面体自身外形的需要；四面体旋

2、转的原因与Newnham的解释类似．八面体上下三原子对旋转是由于：(1)四、八面体层的不匹配，具体地说是连接氧／内部羟基氧与八面体铝之间的0一A1—o键角()和A1—o—Al键角(，层间羟基氧与八面体铝之间的。一A1—0键角(和Al—o—A1键角(∞的增大，以及八面体共棱()_一Al__o键角(的减小；(2)铝硅斥力引起的、变小和变大；(3)(1)和(2)中所有键角变化引起的结构调整；(4)高岭石特殊的网状结构共同引起的．八面体O—O共享棱的缩短和铝更靠近层间羟基氧同样也是(1)一(4)作用的结果；0、02、04和增大和减小还引起了八面体展平．层问氢键对四

3、面体底氧起皱、八面体展平和八面体上下三原子对旋转起阻碍作用，而对四面体旋转起促进作用．此外，当氟对层问羟基的置换摩尔分数较低时(xr=0-0．7)，高岭石层问距并不明显随氟的增加而增加，这说明了高岭石的水合过程可能并不需要氟化铵的加入．关键词：高岭石；氟置换；结构无序；水合中图分类号：O641EnergyMinimizationModelingofFluorineSubstitutionforInterlayerHydroxylinKaoliniteNIUJi—NanQIANGYing—HuaiWANGZhi—Hui(Schooloy’MaterialsS

4、cienceandEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116,JiangsuProvince，P尼China1Abstract：Weinvestigatedthecausesofdistortionsandtheinfluenceofhydrogenbondingonthesedistortionsinkaolinite．WeusedCLAYFFsupplementedwithfluorinepotentialp~ametersfortheenergyminimizationm

5、odelingofdifferentmolarfractionsoffluorinesubstitutionforinterlayerhydroxyls．ResultsshowthatthereasonsfortetrahedralbasaloxygencorrugationareAl一0rconnectedoxygen)bondstretchingbecauseofthemisfitbetweentetrahedraiandoctahedralsheetsandtherequirementofthetetrahedrontomaintainitsshap

6、e．ThereasonfortetrahedralrotationissimilartoNewnhamSexplanation．Thecounter-rotationoftheupperandlowertriadsintheoctahedronresultsfrom：(1)themisfitbetweentetrahedralandoctahedralsheets，specificallytheincreaseinthe0一Al一0angle(01)andtheA1—0～A1angle(02)betweenconnectedoxygens／innerhyd

7、roxyloxygensandA1，the0一A1—0angle(04)andtheA1一O～A1angle(02)betweentheinterlayerhydroxyloxygensandA1，andadecreaseintheoctahedralCO—edge0Al—0angle(03)；(2)thedecreasein0l，05andtheincreaseinbecauseoftherepulsionbetweenA1andSi；(3)restructuringcausedbythebondanglesin(1)and(2)；(4)thespeci

8、alnetworkstructureofkaolinite．Ina