外電場對水在CaO(100)表面吸附的第一性原理計算

作者：閃靜祎,王軍凱,黃珍霞,戴新宇,胡前庫,周愛國

摘要：鎂鈣系耐火材料是冶煉潔凈鋼的理想耐火材料,然而其中的游離氧化鈣易水化,限制了其廣泛的應用。在本工作中,采用第一性原理計算的方法研究了H2O分子在CaO(100)表面的吸附行為。在此基礎上又研究了外加電場對H2O分子在CaO(100)表面吸附行為的影響。結果表明:H2O分子最容易以垂直向上取向和垂直向下取向吸附于CaO(100)表面的橋位。在外加負電場的作用下,H2O分子與CaO(100)表面之間的距離和吸附能均隨電場強度的增強而增大。同時H2O分子的鍵角不斷減小,逐漸趨向于單獨水分子。電荷轉移結果表明,隨著負電場強度的增加,Ca原子向O原子轉移的電子越來越少,這再次表明H2O分子與CaO(100)面的相互作用不斷減弱。在外加正電場的作用下,隨著電場強度的逐漸增強,H2O分子和CaO(100)面間的距離變化不大,但吸附能逐漸由負值變為正值。外加電場可以抑制H2O分子在CaO表面的吸附,為鎂鈣系耐火材料防水化提供了一種新方法。

發文機構：河南理工大學材料科學與工程學院 河南理工大學化學化工學院

關鍵詞：鎂鈣系耐火材料防水化外電場第一性原理計算吸附magnesia-calcia refractorieshydration resistanceexternal electric fieldfirst-principle calculationadsorption

分類號： TQ175.1[化學工程—硅酸鹽工業]