高岭土及金属掺杂高岭土表面固碳的第一性原理研究

摘要

黏土矿物因其独特的物理结构和较大的比表面积而引起了人们的广泛关注.高岭土是自然界中非常丰富的天然黏土矿物之一.高岭土除了在陶瓷、橡胶、橡胶填料、耐火材料原料等工业应用之外,在环境领域也具有巨大的潜在应用价值.研究表明,高岭石可用于气体分离,同时对重金属离子有很好的去除能力.由于温室效应,CO2的捕获和转化的科学问题是非常重要的科学问题.研究表明,高岭土对CO2具有良好的吸附能力,通常CO2在高岭土表面是线性吸附过程,但是到超临界区域后CO2的吸附量急剧上升.同时,研究表明金属掺杂对材料的结构和性能影响较大,Cr、Mn、Fe等元素掺杂能显著改变高岭土的电子结构及晶胞体积.虽然针对金属元素掺杂高岭土的电子结构及电子态等相关的理论研究已有报道,但是CO2在天然高岭土,金属元素掺杂的高岭土表面的吸附行为却鲜见相关研究.明确CO2在天然或金属元素掺杂的高岭土表面的吸附行为,对开发基于高岭土的CO2固化、存储材料具有重要的理论及现实意义.