芳香類化合物在高嶺石表面吸附的理論研究.pdf

1、近年來，隨著粘土礦和有機小分子物質(zhì)的相互作用在各領域的廣泛應用而被人們?nèi)遮呹P注，現(xiàn)已被廣泛用來去除有機物、修復和凈化被石油碳氫化合物污染的土壤和地下水。在粘土礦中，高嶺石是其中一種典型的1∶1型層狀的硅鋁酸鹽混合物。高嶺石因其在納米陶瓷材料、催化劑、吸附劑、非線性光學材料和環(huán)境污染修復材料等方面都有著廣闊的應用前景而日趨熱門。因此，高嶺石與有機小分子的相互作用具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文構造了高嶺石硅氧層的單環(huán)、三個環(huán)和鋁氧層單

2、體的團簇模型分別為:Si6O18H12、 Si13O37H22和Al16O24H30。在密度泛函(density functional theory,DFT)B3LYP(Becke,three-parameter, Lee-Yang-Parr exchange-correlation functional)和二階微擾MP2的理論基礎上，根據(jù)本文不同的研究對象，采用6-31G(d，p)和6-31G(d)兩種基組對高嶺石與苯分子及其衍生物2

3、，4-二硝基甲苯(2，4-DNT)、1，3，5-三硝基苯（TNB）以及芳香雜環(huán)化合物噻吩(TH)、苯并噻吩(BT)、雙苯并噻吩DBT)的相互作用所得的團簇模型進行了系統(tǒng)的研究，如:優(yōu)化的幾何構型、結(jié)構參數(shù)、吸附能、電子密度性質(zhì)ρ和拉普拉斯算符(▽)2ρ、NBO電荷分布、振動頻率、靜電勢圖、電子密度差分圖和分子軌道等。結(jié)果表明，除了1，3，5-三硝基苯外，其他苯及其衍生物和芳香雜環(huán)化合物在高嶺石鋁氧層表面和硅氧層表面主要是靠形成氫鍵和次級

4、氫鍵發(fā)生吸附作用，1，3，5-三硝基苯在硅氧層表面主要靠靜電和范德華相互作用發(fā)生吸附，雙苯并噻吩和硅氧層表面是靠靜電和次級氫鍵的共同作用發(fā)生相互作用的。另外，苯及其衍生物在高嶺石鋁氧層表面吸附時吸附能要比在硅氧層吸附時的能量更低，說明苯及其衍生物在鋁氧層表面吸附的結(jié)構更穩(wěn)定，且穩(wěn)定順序為:高嶺石/TNB＞高嶺石/2，4-DNT＞高嶺石/苯。芳香族雜環(huán)化合物與高嶺石硅氧層表面間的相互作用穩(wěn)定順序為3Si-O-DBT＞3Si-O-BT＞Si