黏土矿物蒙脱石晶体的种类及其结构分析

摘要

蒙脱石是一种常见且应用广泛的黏土矿物,因其具有吸附杂原子的性能,研究蒙脱石对工程安全具有现实意义.鉴于实验研究难以针对蒙脱石吸附特性做出微观解释,采用密度泛函理论计算了5种杂原子(Mg、Na、K、Ca和Cs)蒙脱石晶体的各类性质,包括几何电子结构以及杂原子掺入晶胞造成的能量变化.计算结果显示:所有模型中氢氧键均为0.98?,铝氧键比硅氧键要长;所有的蒙脱石晶体内部3种不同氧原子的分波态密度波形相似,硅原子的分波态密度值较小,但与氧的波形重叠,表明有共价键的存在;通过杂原子掺入蒙脱石晶胞造成的能量变化进行分析,结果显示:Mg蒙脱石、Na蒙脱石、K蒙脱石晶体较为稳定.这些通过理论计算得到的稳定蒙脱石结构,对开发新型蒙脱石材料提供了分子层面的认识.