蒙脱石层间阳离子交换的分子模拟

蒙脱石是地表最为常见的一种粘土矿物,层间阳离子交换是蒙脱石矿物的基本属性之一,并因此而成为被广泛应用的矿物材料.通过研究钠基蒙脱石(两层水状态)的阳离子交换特征,在分子层次上探究了K~+,Mg~(2+),Ca~(2+),Ba~(2+)从环境溶液进入蒙脱石层间并与Na~+离子的交换行为.模拟结果显示不同离子交换量顺序为:Ba~(2+)Ca~(2+)K+Mg~(2+),即水化能力弱的阳离子更容易和层间Na+离子发生交换;离子的水化能力还与其在蒙脱石层间的空间分布密切相关,水化能力最强的Mg~(2+)离子远离蒙脱石表面而倾向于出现在层间区域的中间,Ca~(2+)与Ba~(2+)离子则部分出现在结构层表面四面体取代位置;K~+离子的分布具有特殊性,被紧缚在硅氧烷六元环中央空穴处.阳离子进入蒙脱石层间是自由能下降的过程,进入层间的阳离子活动性远低于孔隙流体中的离子,其中Ba~(2+)离子的自扩散系数最低.本文在原子层次上揭示的蒙脱石阳离子交换动力学过程有助于加深对粘土矿物-流体相互作用机制的理解.     

金属阳离子对镁在含Cl~-溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、失重腐蚀速率测试、扫描电镜(SEM/EDS)等分析方法对比研究了不同种类的金属阳离子(Na+,Ca~(2+),Mn~(2+))对镁腐蚀行为的影响。结果表明,金属阳离子类型对镁的腐蚀溶解速率有直接影响,腐蚀速率由大到小依次为Na+,Ca~(2+),Mn~(2+).这可能是由于较硬的金属阳离子(Ca~(2+),Mn~(2+))更容易渗入镁而改变膜层结构,形成更加均一致密的腐蚀产物膜,从而减缓镁腐蚀溶解进程。实验结果与软硬酸碱理论分析结果一致。     

溶液特征对GCL膨胀和渗透特性的影响

利用自由膨胀试验和渗透试验研究了溶液阳离子的离子价、浓度和水化离子半径对GCL(土工织物膨润土垫)中膨润土膨胀特性和GCL渗透性能的影响.试验结果表明溶液的这些特征均对GCL的膨胀性和渗透性有不同程度的影响:膨润土的自由膨胀量随着阳离子离子价和浓度的增大而逐渐减小,而GCL的渗透系数则逐渐增大;1价阳离子溶液的浓度对GCL的膨胀量和渗透系数影响显著,而2价或3价阳离子溶液浓度的影响较小;对于1价阳离子溶液,膨润土的自由膨胀量随着水化离子半径的增大而增大,而GCL渗透系数则随之减小.最后,根据研究结果和相关理论对GCL的膨胀和渗透特性进行了机理分析.     

蒙脱石对水溶液中甘氨酸的吸附特性及机理

研究蒙脱石对不同浓度甘氨酸在水溶液中的吸附特性及机理。采用X线衍射(XRD)、全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和等离子体发射光谱(ICP-AES)等手段对吸附样品进行性质表征。研究结果表明:蒙脱石平衡吸附量随甘氨酸浓度升高而增加,在甘氨酸浓度为0.01~0.20 mol/L范围内,蒙脱石吸附甘氨酸符合Freundlich等温吸附模型。蒙脱石层间阳离子解吸总量小于其对甘氨酸的平衡吸附量,且蒙脱石d(001)由1.528 nm减小到1.446 nm,揭示蒙脱石吸附甘氨酸是通过层间阳离子交换机制,但阳离子交换非惟一方式。蒙脱石吸附甘氨酸存在阳离子交换和端面吸附2种机制:通过COO-与蒙脱石端面正电基团间的静电作用力吸附甘氨酸两性离子;通过NH3+与蒙脱石层间基面氧原子形成氢键吸附甘氨酸正离子。     

常见共存离子对镍离子浮选的影响

通过浮选、沉淀、沉降等实验,查明了常与镍离子共存的Mn~(2+),Ca~(2+),Na~+,Cu~(2+),Fe~(2+),SO_4~(2+),Cl~-,CO_3~(2-)等对镍离子浮选的影响和影响机理。指出,电解质对镍离子浮选的影响因捕收剂不同而异;Na~+,Ca~(2+),Mn~(2+)等阳离子因促进沉淀物聚结对丁基黄原酸镍浮选有利,Cu~(2+)与镍离子竞争捕收剂,Fe~(2+)含量超过30ppm时因氧化生成氢氧化铁沉淀产生抑制作用;Cl,SO_4~(2-)对浮选没有影响;CO_3~(2-)将减弱阳离子对丁基黄原酸镍聚沉作用的发挥。     

层间互作用势对HgS/CdS柱状超晶格电子能带结构的影响

给出了柱状超晶格层间互作用势随径向的变化关系,用微扰法求出了考虑层间互作用情况下HgS/CdS柱状超晶格电子能带结构,讨论了层间相互作用对电子能带结构的影响.结果表明:考虑层间相互作用后HgS/CdS柱状超晶格中电子仍具有能带结构,且能带宽度随势垒宽度的减小而增大,而禁带宽度则相反.内层介质半径增大时,能带宽度将增大,而禁带宽度将减小;层间作用的存在使能带结构向上移动,而带宽稍有增大,禁带宽度稍有减小.     

不同价态阳离子盐改性沸石吸附氨氮能力差异

采用5种不同价态阳离子盐对天然斜发沸石进行改性,通过SEM,EDS,ICP以及氮吸附分析仪等测试手段对改性前后的沸石颗粒进行表征,发现不同价态阳离子和相同价态不同阳离子的盐改性沸石后对其物化性质和应用性能均会产生影响.EDS及ICP测试发现由于离子交换作用改性后沸石中5种盐对应的金属阳离子含量均会升高,其中KCl改性沸石中钾元素含量增加量最多.比表面积与孔径分布测试结果发现随着阳离子价态升高,沸石比表面积下降幅度逐渐增大,其中一价钾盐的改性沸石比表面积下降幅度最小为33.9m~2/g,三价铝盐下降幅度最大为29.27m~2/g;而改性沸石孔体积变化规律有所不同,其中一价盐改性沸石介孔体积增加量最大、大孔体积减少量最多.对不同价态阳离子盐改性沸石进行了阳离子交换容量和污水脱氮能力测试,结果表明,其阳离子交换容量和脱氮能力大小排序为:NaClAlCl_3CaCl_2MgCl_2KCl.说明改性沸石的污水脱氮能力与其阳离子交换容量呈正相关关系,但是阳离子价态的高低与改性沸石的阳离子交换容量、比表面积、孔体积和脱氮能力并不是正相关关系.     

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管有源层厚度对电学性能的影响

双栅非晶InGaZnO薄膜晶体管(DG a-IGZO TFTs)具有比单栅a-IGZO TFTs更优良的电学性能.文中基于a-IGZO/SiO_2界面缺陷态呈指数型分布的模型,讨论了在界面缺陷态影响下双栅驱动的DG a-IGZO TFTs有源层厚度对电学性能的影响.研究结果表明:随着有源层厚度的减小,双栅驱动模式下DG a-IGZO TFTs两栅极的耦合作用增强,有源层上、下表面的导电沟道向体内延伸,使器件的场效应迁移率显著增加;界面缺陷态对DG a-IGZO TFTs场效应迁移率的影响随着有源层厚度的减小而降低,对亚阈值摆幅的影响随着有源层厚度的减小而增大.     

金属离子与核酸相互作用的量子化学研究—势函数法

用离子-分子相互作用势函数,以Li~+,Na~+,Be~(2+),Mg~(2+)和(OH)_2PO_2~-形成的金属阳离子-磷酸阴离子络合物为模型,研究金属离子与核酸的相互作用。计算的相互作用能表明,由于金属离子对磷酸阴离子电荷分布的极化,使核酸构象发生改变。其阳离子作用顺序为Na~+相似文献   

HDTMAB改性蒙脱石对苯酚的吸附实验研究

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)为柱撑剂对怀俄明钠基蒙脱石进行改性,获得了不同质量浓度的有机改性黏土(0.5～2 5CEC).通过对改性蒙脱石吸附苯酚的XRD、TEM和热重分析的实验研究,发现改性后蒙脱石的层间距明显增大.实验结果表明随着改性活性剂质量浓度的加大,HDTMAB有机离子逐渐由单层变为双层直至三层.有机蒙脱石去除水溶液中苯酚的能力也相应地得到了很大的提高,吸附效果明显增强.     

铁铬尖晶石结构微变对弹性常数的影响

根据第一原理,运用密度泛函(DFT)赝势平面波方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),研究了结构微变下的三种铁铬尖晶石晶体模型的晶格结构、弹性及电子特性,并将所得结果与已有的实验值进行了比较.结果表明,晶格常数、体模量和切变模量与得到的实验值符合很好.研究结果显示,结构微变使铁铬尖晶石的体模量减小;随着氧原子位置u增大,杨氏模量明显增大,切变模量和泊松比显著减小.通过对微变结构的铁铬尖晶石电子特性诸如态密度,最近邻铁、铬阳离子与氧离子键长及集居数的分析发现,Fe,Cr两种阳离子间电子交换作用是影响铁铬尖晶石结构弹性性质变化的主要因素.     

氧对a—Si：H的性质的影响

使用N_2O作为掺杂剂将氧掺入GD a——Si∶H中,研究了氧对a—Si∶H的电学和光学性质的影响。结果表明,氧的加入使电导率降低,电导激活能和光学带隙增大,电子迁移率下降,隙态密度增大。     

不同方法制备的纳米Zr-Ni-O催化剂乙烷氧化脱氢性能的比较

用改性溶胶-凝胶法和共沉淀法分别制备了Zr-Ni-O-cp和Zr-Ni-O-sg催化剂并进行了比较,利用XRD,SEM和HRTEM观测催化剂的形貌和结构,通过H_2-TPR和O_2-TPD比较了催化剂的氧化还原性能和氧气吸脱附性能,采用XPS表征了催化剂表面元素价态和结构.结果表明:制备方法对Zr-Ni-O催化剂的物理化学性质有显著的影响,继而影响其ODHE催化性能;与Zr-Ni-O-cp相比,Zr-Ni-O-sg催化剂粒径较小,ZrO_2和NiO之间存在较强的相互作用,有较多的Zr~(4+)取代晶格中的Ni~(2+),晶格氧移动性增加.因此,在乙烷氧化脱氢反应中,Zr-Ni-O-sg催化剂表现出更高的乙烯选择性和更好的抗乙烷裂解能力.     

第一性原理计算Al掺杂的正交相Ca_2Si的电子结构及光学性质

采用基于第一性原理方法对Ca_2Si和Al掺杂Ca_2Si的能带结构、态密度和光学性质进行计算.结果表明Al掺杂引起了晶格结构畸变,晶胞体积增大;Al掺杂Ca_2Si使得费米能级插入价带中,Ca_2Si导电类型变为P型半导体,禁带宽度由未掺杂时的0.26减小到0.144eV,价带主要由Si的3p,Al的3p以及Ca的4s和3d共同贡献,导带主要由Si的3p态贡献;光学性质的结果显示,由于Al掺入,ε1(0)值增大,ε2(ω)向低能端移动,吸收系数、复折射率增大,反射率减小.     

聚乙炔中双激子和两个单激子的稳态性质

在Su-Schrieffer-Heeger (SSH)模型基础上,计入长程电子关联的影响,研究聚乙炔分子链中双激子态与2个单激子态的稳态性质,比较不同关联强度下激子的晶格位形、能级、电荷密度波、自旋密度波以及吸收谱线.结果表明:零电子关联下分子链中的2个单激子不能稳定存在；激子半径均随着关联强度的增加而减小；与双激子的...     

Zn_(1-x)Co_xO的结构与光吸收对比研究

采用共沉淀法制备草酸盐前躯体,前躯体低温分解制备系列Zn1-xCoxO样品.利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及吸收光谱对样品的结构、表面形貌、Co离子所处的价态以及光学性能进行了表征和测试.研究结果表明:所有样品都呈无规则颗粒状,样品平均粒径随Co掺杂量的增加而变小;Co离子处于+2价态,在取代Zn位;样品的结构与光学特性存在一定联系,掺Co后晶粒尺寸明显的减少与Urbach能明显的增加有关,随Co含量x的增加晶格参数增大、Co2+的d-d吸收强度增加而带隙变窄,当Co的含量x>0.03时晶胞参数转而变小、d-d吸收强度增加缓慢.通过结构与吸收的比较分析,认为掺Co样品的晶格相对于纯的ZnO膨胀可能是由于Co2+的等电子杂质效应引起晶格扭曲使晶体的无序度及缺陷密度增大造成的,x>0.03时一部分Co2+离开其四配体位产生聚集可能是造成晶胞参数下跌、d-d吸收强度变化缓慢的原因.     

无机盐作用下伊利石水化特性的分子模拟

伊蒙混层水化导致井壁失稳的现象相当突出，蒙脱石的水化研究较多。为研究伊利石在无机盐作用下的水化机理及膨胀特性，通过分子模拟技术建立了1M-tv和1M-cv两种在油气储层中较常见的伊利石晶体模型，并进一步通过分子动力学方法研究了伊利石层间粒子的微观分布和进入层间的无机盐阳离子的水化参数。结果表明，伊利石层间距随吸附水分子数的增大而增大，当水分子数为20时达到饱和状态； 1M-tv构型比1M-cv构型更容易发生水化膨胀； K⁺和Ca²⁺分别是一价阳离子和二价阳离子中水化数和水化半径最小的，且K⁺可以嵌入四面体片层的硅氧六元环中而难以发生离子交换，可有效阻止水分子进入伊利石晶体结构内部；实验结果很好地验证了KCl和CaCl₂对伊利石水化膨胀的抑制性。该结果对于页岩的防塌机理研究和钻井液水化抑制剂的研究具有一定的理论指导意义。     

A位掺杂金属阳离子半径对稀土锰氧化物LaMnO3晶体结构的影响

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了La0.6A0.4MnO3(A代表Cu,Ag,K,Na)多晶样品材料,对其XRD进行了研究.发现:La0.6Cu0.4MnO3;La0.6K0.4MnO3;La0.6Na0.4MnO3均为单相菱面体钙钛矿结构,La0.6Ag0.4MnO3则由菱面体结构的钙钛矿相和立方结构的金属Ag相组成.对LaMnO3母体进行A位掺杂,随着离子半径不同的金属阳离子的掺入,会导致样品产生晶格畸变,从而使样品的晶格常数,晶胞体积发生变化.变化趋势与掺入的金属阳离子半径有关,随着掺杂离子半径的增大,样品的晶格常数,晶胞体积也相应的增大.     

四川龙泉山地区膨润土特征

通过对四川龙泉山地区主要膨润土矿床的膨润土进行物相及物理化学性能测试与分析,总结了该地区膨润土资源特征:膨润土矿床产出于中生代地层中,膨润土化学成分中Na2O含量较高,接近于钠基膨润土,但CaO含量偏高;经X射线衍射分析、差热分析,表明膨润土中的蒙脱石为钙蒙脱石;通过阳离子交换容量及可交换阳离子数目的测试,其主要可交换阳离子为Ca2 和Na ,再结合其具有相对较高的胶质价和较小的膨胀容、弱碱性等特征的综合判断,龙泉山地区膨润土属钙钠基膨润土,且其蒙脱石含量达70%以上,高于国内主要膨润土矿的蒙脱石平均含量,表明该区膨润土质量较好,但仍难以直接利用.然而,由于该区膨润土性质的特殊性和其工业类型的过渡性,决定了对其进行深加工而提高利用价值的条件相对较好.     

LaMn_(1-x)Te_xO_(3+δ)的反常磁输运现象分析

通过固体反应法制备出了Mn位Te掺杂氧化物:LaMn1-xTexO3+δ.X光电子能谱测量结果表明Te离子在样品中具有Te4+价态,Mn3+离子因受富氧及Te4+替换影响而部分转变成Mn2+和Mn4+,以致LaMn1-xTexO3系列样品中同时存在Mn2+,Mn3+,Mn4+三种价态,当Mn3+在样品中的含量远大于Mn2+及Mn4+两者含量和时,样品则具有绝缘态特征,但当Mn3+含量与Mn2+及Mn4+两者含量和相当时,样品则随温度的升高而产生了金属-绝缘态相变.对于这种反常的磁输运现象,用双交换(DE)机制进行了的分析和讨论.