晶体化学第二定律研究水滑石热稳定性与离子交换性能

来源期刊：矿物学报2013年第1期

论文作者：潘国祥 钱萍萍 曹枫 倪哲明

文章页码：25 - 30

关键词：水滑石;晶格能;晶体化学第二定律;

摘    要：水滑石层间阴离子热稳定性、离子交换性能等物化性质与LDHs材料主客体间以静电作用为主的超分子作用密切相关,但LDHs材料的晶格能计算目前仍相当困难。本文以层间阴离子作为负电荷基团、对应等电量氢氧化物层板作为正电荷基团,构建水滑石（LDHs）主客体静电作用模型。采用晶体化学第二定律,对LDHs材料晶格能进行理论计算,并与层间阴离子交换性能以及热稳定性等物化性质进行了比较。研究结果表明:改变层间阴离子种类,晶格能大小次序为Mg3Al-F-LDHs>Mg3Al-OH-LDHs>Mg3Al-Cl-LDHs>Mg3Al-Br-LDHs>Mg3Al-I-LDH,Mg3Al-CO3-LDHs>Mg3Al-CrO4-LDHs>Mg3Al-SO4-LDHs>Mg3Al-NO3-LDHs,与文献报道的LDHs层间阴离子交换性能相一致。改变层板金属离子比例,计算得到晶格能大小顺序为Mg2Al-CO3-LDHs>Mg3Al-CO3-LDHs>Mg4Al-CO3-LDHs,与层间碳酸根热稳定性相一致。改变层板金属离子种类,预测得到层间碳酸根热稳定顺序为:Mg3Al-CO3-LDHs>Cu3Al-CO3-LDHs>Ni3Al-CO3-LDHs>Zn3Al-CO3-LDHs-Co3Al-CO3-LDHs>Fe3Al-CO3-LDHs>Mn3Al-CO3-LDHs>Cd3Al-CO3-LDHs>Ca3Al-CO3-LDHs;Mg3Al-CO3-LDHs>Mg3Ni-CO3-LDHs-Mg3Co-CO3-LDHs-Mg3Fe-CO3-LDHs>Mg3Cr-CO3-LDHs。本文中对于LDHs材料晶格能的计算,为其热稳定性与离子交换性能的预测提供了理论依据。此外,LDHs材料的静电作用模型构建方法,对于其他层状主客体材料晶格能计算也有较高的参考价值。