caso·ho的晶體結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性的分子動(dòng)力學(xué)模擬

1、201161517中國(guó)銀川第六屆全國(guó)石膏技術(shù)交流大會(huì)管展覽會(huì)論文集CaS04O5H20的晶體結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性的分子動(dòng)力學(xué)模擬唐永波1萬(wàn)建東1彭周2丁大武1(1江蘇省一夫新材料科技有限公司；2華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院)摘要：半水石膏(CaS04osrho)#體結(jié)構(gòu)在a高強(qiáng)石膏、石膏晶須的制備中起著極其重要的指導(dǎo)作用，本文通過(guò)對(duì)半水石膏(CaS0405Hzo)晶體結(jié)構(gòu)的分析闡述了半水石膏的生長(zhǎng)習(xí)性，運(yùn)用Materialstudio模型中

2、的COMPASS力場(chǎng)建立了油酸鈉在石膏晶須表面的吸附模型。1前言我國(guó)已探明的石膏儲(chǔ)量達(dá)570億噸，占世界首位；每年高品位工業(yè)尉產(chǎn)石膏的產(chǎn)量也相當(dāng)驚人。如何將廉價(jià)的資源變?yōu)楦咝阅?、高附加值的產(chǎn)品是材料科研人員的一項(xiàng)重要課題。石膏經(jīng)采用水熱法等工藝生成的0【高強(qiáng)石膏、石膏晶須被廣泛應(yīng)用于建材、陶瓷、醫(yī)學(xué)、摩擦材料等領(lǐng)域。有關(guān)半水石膏(CaS0405HzO)晶體結(jié)構(gòu)和半水石膏在水中穩(wěn)定性的研究對(duì)推動(dòng)石膏深加工業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。本文在

3、前人的研究基礎(chǔ)上對(duì)CaSO0，5H：0的晶體結(jié)構(gòu)作了進(jìn)一步的驗(yàn)證，以求得到一個(gè)準(zhǔn)確性高的CaSO05rl：o晶體結(jié)構(gòu)。2CaS0405H20的晶體結(jié)構(gòu)研究21CaS04“05H20的晶體結(jié)構(gòu)半水石膏的晶體結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的研究課題，但由于半水石膏晶體的復(fù)雜性及X射線粉末衍射技術(shù)無(wú)法檢測(cè)氫原子在晶胞里的位置等原因，半水石膏的晶體結(jié)構(gòu)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)一直沒有一個(gè)令人非常信服的定論，BezouC【1】通過(guò)中子衍射解析得到的CaS0405HzO晶體

4、的晶胞參數(shù)見表1。表1CaS0405H20晶體的晶胞參數(shù)2。根據(jù)Bezou對(duì)中子衍射數(shù)據(jù)的解析結(jié)果繪出CaS0405H20晶體的晶體結(jié)構(gòu)圖。見圖1一159墊!!：!：!!：!!墾：塑業(yè)蔓查星蘭璺互!蔓苧至雯查蘭璧墨鑒叁堡苧蘭O∞Ⅻ㈩Ⅲ溫腳f℃)田4石膏在水中的溶解度由圖4可知，CaS042H抑和CaS0405H20的溶解度曲線相交于992℃，因此在常壓下c矗sO。051120不穩(wěn)定易轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO。2H20。32casO。05H20的晶

5、體的生長(zhǎng)習(xí)性由圖2所示caS0。05H20晶體沿c軸方向由硫氧4面體和鈣離子相互鏈接組成因此在該方向上表面能較其它晶須的表面能大根據(jù)Hartman和Perdok提出的周期鍵鏈理論8形成一個(gè)化學(xué)鍵所需要的時(shí)間與化學(xué)鍵能的增加而減少，因此CaS0405H20晶體沿C軸方向生長(zhǎng)的速率較其它晶面大，最終在水熱環(huán)境中形成針狀單晶一c日s0405H抑晶須。33CaS0405H20的晶體的穩(wěn)定性分子動(dòng)力學(xué)模擬半水石膏的水化是一個(gè)溶解和析晶的過(guò)程，因此

6、在硫Cas0405H20晶須的表面包裹一層有機(jī)分子，將CaS0405H抑晶須與水介質(zhì)隔離則能解決cas0405H20晶須在常溫下的穩(wěn)定性問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)油酸鈉對(duì)Cas0405H20晶須在常溫下有良好的穩(wěn)定效果M，但對(duì)油酸鈉在c且s0|05H20晶須表面的吸附能以及構(gòu)象的分子模擬研究則鮮有報(bào)道。用MaterialsStudio軟件”中的COMPASS(Condensed—phaseOptimizedMolecularPotentialsfo