外电场对水在CaO（100）表面吸附的第一性原理计算

闪静祎¹，王军凯¹，黄珍霞²，戴新宇¹，胡前库¹，周爱国¹

1. 河南理工大学材料科学与工程学院2. 河南理工大学化学化工学院

摘 要：镁钙系耐火材料是冶炼洁净钢的理想耐火材料,然而其中的游离氧化钙易水化,限制了其广泛的应用。在本工作中,采用第一性原理计算的方法研究了H₂O分子在CaO（100）表面的吸附行为。在此基础上又研究了外加电场对H₂O分子在CaO（100）表面吸附行为的影响。结果表明:H₂O分子最容易以垂直向上取向和垂直向下取向吸附于CaO（100）表面的桥位。在外加负电场的作用下,H₂O分子与CaO（100）表面之间的距离和吸附能均随电场强度的增强而增大。同时H₂O分子的键角不断减小,逐渐趋向于单独水分子。电荷转移结果表明,随着负电场强度的增加,Ca原子向O原子转移的电子越来越少,这再次表明H₂O分子与CaO（100）面的相互作用不断减弱。在外加正电场的作用下,随着电场强度的逐渐增强,H₂O分子和CaO（100）面间的距离变化不大,但吸附能逐渐由负值变为正值。外加电场可以抑制H₂O分子在CaO表面的吸附,为镁钙系耐火材料防水化提供了一种新方法。

关键词：镁钙系耐火材料;防水化;外电场;第一性原理计算;吸附;