類水滑石層板結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的陰離子粘土，因其獨特的物理化學(xué)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(yīng)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(jié)構(gòu)、物理化學(xué)特性、制備方法、以及應(yīng)用。關(guān)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(guān)于結(jié)構(gòu)方面的理論計算比較少見，本文從量子化學(xué)角度，計算并分析了單層鎂鋁類水滑石結(jié)構(gòu)中金屬比例和穩(wěn)定性的關(guān)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(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，對實驗室人工合成水滑石類化合物有一定指導(dǎo)意義。
　　 本文設(shè)計了單層水滑石層板結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(xué)計算，比如結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的鍵長、電荷、鍵長與電荷之比

3、、局部能量以及整體能量，結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)果推演到實際類水滑石層板結(jié)構(gòu)，本文得出結(jié)論：Al/Mg為1：2