钠基蒙脱土吸附二氧化硫的第一性原理计算

作者:方志杰; 刘美玲; 宋昌辉; 林时锴; 林雄三; 莫曼; 何秋芝; 周翔; 杨惠君
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为了探索粘土矿物在污染气体上的吸附,以钠蒙脱石对二氧化硫气体分子的吸附为例,基于量子力学第一原理方法,利用VASP软件模拟计算了钠蒙脱石在SO2气体分子上的吸附机理,以及吸附能,得到了弹性常数和SO2的吸附容量。计算结果表明,钠基蒙脱石和bridge位蒙脱石的顶部位置是SO2气体分子在表面吸附过程中的稳定吸附点,SO2分子的S-O键长度从1.78?减少到1.44?,o-s-o键角从119.50降低到115.31,而蒙脱土模型的原子键长没有显著变化。在层间吸附过程中,随着SO2分子吸附容量的增加,吸附能逐渐降低。蒙脱土模型的体积和c轴方向与SO2的吸附容量呈线性关系。通过弹性常数的计算,发现蒙脱土的弹性常数C33随SO2分子吸附量的增加变化最大,降低了142.27GPa。钠蒙脱石结构、剪切模量和杨氏模量的体积模量随着SO2分子吸附容量的增加而降低。本文的计算结果为蒙脱石在矿物去污材料中的应用提供了理论依据。