基于分子动力学的镁橄榄石表面分子吸附与溶解研究

摘要

采用分子动力学模拟方法研究了镁橄榄石(Mg2SiO4)表面的吸附特性和溶解过程.计算了H2O、CO2在Mg2SiO4(010)表面的吸附能、径向分布函数、解吸附能量壁垒,探讨了Mg2SiO4(010)表面上Mg^2+、Si^4+在纯水和离子浓度为1 mol/L的NaCl、KCl、CaCl2、H3OCl、Na2CO3溶液中的溶解活化能,分析了盐离子对Mg2SiO4表面溶解的影响.结果表明:H2O分子在Mg2SiO4(010)表面的吸附能绝对值和解吸附能量壁垒均高于CO2分子,H2O和CO2分子在Mg2SiO4(010)表面分别为双层吸附和单层吸附;NaCl、KCl溶液对Mg2SiO4表面溶解的影响较小,CaCl2溶液中的Ca^2+能够与该表面的Mg^2+发生离子交换,H3OCl溶液中较多的H3O^+出现在该表面附近,加速了表面溶解,Na2CO3溶液中的CO3^2-与该表面的Mg^2+形成离子对,显著促进了Mg2SiO4表面的溶解.