水合氢离子在伊利石(001)面和(010)面吸附的密度泛函研究

杜佳^1,2，闵凡飞¹，张明旭¹，彭陈亮³，方菲¹

1. 安徽理工大学材料科学与工程学院2. 新疆工程学院矿业工程与地质学院3. 江西理工大学工程研究院

摘 要：水合氢离子在黏土矿物颗粒表面的吸附造成界面性质的变化,进而影响溶液中的金属离子吸附。为揭示水合氢离子在黏土矿物表面的吸附机理,采用密度泛函理论方法对水合氢离子（H₃O⁺）在伊利石（001）面和（010）面上的吸附进行模拟计算。结果表明:吸附在（001）面硅氧环上方的水分子易获得质子,H₃O⁺优先吸附于硅氧环空穴上方。（010）面的≡Al—OH易从H₃O⁺获得质子,水分子与H₃O⁺存在竞争吸附; H₃O⁺与（001）面间的静电作用强于（010）面,而氢键作用弱于（010）面,在（010）面的吸附稳定性强于（001）面;水分子的存在削弱H₃O⁺与表面的氢键作用,然而对静电作用影响不大。从H₃O⁺与伊利石表面微观吸附机理出发,H₃O⁺的吸附增加界面水分子的活性,金属阳离子在表面的吸附可能更倾向于与活性水分子先发生配位作用。

关键词：水合氢离子;伊利石;吸附;密度泛函;