La（H₂O）₁₀³⁺与Mg（H₂O）₆²⁺在高岭石表面吸附的密度泛函计算

摘要

离子型稀土矿是我国重要的战略性矿产资源，其稀土元素主要以离子水合物的形式吸附在高岭石等黏土矿物表面。针对稀土离子及杂质离子水合物的结构特性，探讨其在黏土矿物表面的吸附机理。基于密度泛函理论确定La³⁺和Mg²⁺水合离子的稳定构型分别为La（H₂O）₁₀³⁺和Mg（H₂O）₆²⁺，并计算其在高岭石铝羟基面（0 0 1）和硅氧面■的吸附能、态密度、电子转移情况。结果表明，La（H₂O）₁₀³⁺、Mg（H₂O）₆²⁺在高岭石铝羟基面（0 0 1）的吸附能分别为-221.19、-142.51 kJ/mol;在高岭石硅氧面■的吸附能分别为-96.65、-71.10 kJ/mol。La （H₂O）₁₀³⁺在高岭石表面的吸附更稳定。水合离子与高岭石表面之间的电荷转移数较少，主要通过配位水中的H_W、O_W与高岭石表面H_S、O_S之间形成氢键作用而吸附。

关键词

高岭石 / 水合离子 / 结构特性 / 吸附机理 / 密度泛函理论