彩钼铅矿电子结构和暴露面预测的第一性原理计算研究

摘要

彩钼铅矿是重要的钼氧化矿,同时富含钼和铅两种有价元素,具有重要的综合利用价值。基于密度泛函理论,采用第一性原理研究了彩钼铅矿的电子结构,从晶面未饱和键密度和表面能角度对彩钼铅矿的暴露面进行了预测,并与彩钼铅矿纯矿物的X射线衍射分析结果(XRD)进行了对比。结果表明,理想彩钼铅矿属直接带隙p型半导体,费米能级附近主要要由Mo的4d~5轨道、O的2p~4轨道和小部分的Pb 6s~2轨道电子贡献,Mo—O键重叠布居较大,在MoO_4四面体基团内部沿着Mo—O键电子云分布较均匀,表现出较强的共价性,不易断裂。Pb—O键重叠布居较少,沿Pb—O键没有明显电子云分布,说明Pb—O键极有可能是以离子键键合或者不成键的形式存在。彩钼铅矿的{112}面和{001}面由于更低的表面能、更小的断裂键密度和更大的层间距,是彩钼铅矿的最可能暴露面,这一结果与XRD的分析结果相一致,也验证了第一性原理计算结果的准确性。上述结论有助于深入了解彩钼铅矿的物化性质,并为相关浮选机理的研究提供参考。