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水化锂蒙脱石层间结构和动力特征的分子模拟
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:《化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O552.32[理学—热学与物质分子运动论;理学—物理]
  • 作者机构:[1]西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地,绵阳621010, [2]中国地质大学教育部纳米矿物材料及应用工程研究中心材料科学与化学工程学院,武汉430074, [3]太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室,太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金(Nos.40002009 40372073); 长江学者及创新团队发展计划(No.IRT0517); 西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室培育基金(No.08zxnp03)资助项目
中文摘要:

利用分子力场和分子动力学(MD)的方法研究了Li-蒙脱石的结构构型,层间阳离子的水化行为、水分子的结构特征以及它们的扩散性质.分子力场构型优化结果表明:Li-蒙脱石的层间距、体积和密度与层间水含量有关;MD模拟的动画轨迹显示Li-蒙脱石层间Li+的位置与层间电荷位置有关.均方根位移和自扩散系数的计算结果表明:层间阳离子、水分子在Li-蒙脱石一、二层水合物中的扩散受到上下粘土片表面的限制,在三层水合物中开始离开粘土层面向其它方向快速扩散.径向分布函数及其结构因子的分析结果表明Li+在一、二、三层水合物中有不同的水合层;层间水分子的结构特征说明其在蒙脱石层间有水合水分子和自由水分子之分,且它们的比值在一、二和三层水合物中有所不同.

英文摘要:

The structure configuration, hydrated behavior of counterions, structure properties and diffusion features of water molecules in the interlayer of lithium montmorillonite were investigated by molecular force field and molecular dynamics simulation (MD). The configuration optimization results of molecular force field showed that the layer spacing, density and volume were related to the water content in the interlayer of lithium montmorillonite. The animated trajectory of molecular dynamics simulation demonstrated that the positions of Li+ ions in the interlayer of lithium montmorillonite were related with interlayer charge sites in clay sheets. The results of mean square displacement (MSD) and self-diffusion coefficients illustrated that the diffusion of counterions and water molecules were restricted to the surface of clay sheets when in one-and two-layer hydrates of lithium montmorillonite. In the three-layer hydrates, the Li+ ions and water molecules became detached from the surface and began quickly diffused towards the other direction. The analysis results of radial distribution function (RDF) and its structure factor showed that the hydrated shell of Li+ ions in one-, two-, and three-layer hydrates were different. The structure properties of watermolecules in the interlayer of lithium montmorillonite indicated that water molecules were differentiated with molecules and free water molecules, and the ratio of them differed in one-, two-and three-layer hydrates.

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵“双高期刊”
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:28694