類水滑石層板結構的理論研究.pdf

1、水滑石類化合物是一種層狀雙金屬氫氧化物結構的陰離子粘土，因其獨特的物理化學性質(zhì)，在催化劑、催化劑載體、脫色劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等多方面得到廣泛應用，近年來已成為國內(nèi)外研究的熱點。本文全面介紹了水滑石類化合物的結構、物理化學特性、制備方法、以及應用。關于水滑石合成方法以及性能研究，國內(nèi)外有大量報道，而關于結構方面的理論計算比較少見，本文從量子化學角度，計算并分析了單層鎂鋁類水滑石結構中金屬比例和穩(wěn)定性的關系，得出在沒有Al-O-Al前提下，

2、Al/Mg比例越高，水滑石越容易合成，且結構越穩(wěn)定，對實驗室人工合成水滑石類化合物有一定指導意義。
　　 本文設計了單層水滑石層板結構的模型，改變模型中兩種金屬(Mg和Al)的比例，得到8種不同比例的水滑石層板結構，利用密度泛函理論(Density Functional Theory，DFT)對上述模型進行了系統(tǒng)地量子化學計算，比如結構優(yōu)化，能量校正以及自然鍵軌道(NBO)分析等。通過比較8種模型結構的鍵長、電荷、鍵長與電荷之比

3、、局部能量以及整體能量，結果表明在沒有Al-O-Al前提下(Lowenstein規(guī)則)，Al取代Mg越多，所得水滑石類化合物的穩(wěn)定性越強；通過NBO分析，可以知道，在水滑石層板結構中，Al-O鍵部分表現(xiàn)為共價鍵，而Mg-O鍵則全部為離子鍵，并且Al-O鍵長比Mg-O鍵長短，前者鍵能是后者的2.34倍，說明越多的Mg被Al取代，體系的能量變得越低，穩(wěn)定性亦越強。將基于模型所得結果推演到實際類水滑石層板結構，本文得出結論：Al/Mg為1：2