镉离子（Ⅱ）在针铁矿表面化学吸附的理论研究
发布时间：2020-10-23 22:41
本文用密度泛函( DFT)方法研究了重金属镉离子(II)水合、水解物种的几何结构、电子结构及水合、水解反应对镉离子活性的影响。用半经验MOPAC方法研究了水分子在针铁矿(010)面上的化学吸附,进而研究了Cd(II)在针铁矿(010)面上的不同化学吸附构型及稳定性。研究结果如下: 1.重金属镉离子水合、水解构型的稳定性顺序,即Cd(II)水合物种的稳定性优于水解物种,其中2+Cd(OH 2 ) 6为优势构型。随着水解程度的加深,内层逐渐失去水分子,同时Cd所带电荷逐渐降低。由Cd(II)水合、水解反应的△G298可知,水合反应能够自发进行,且Cd(II)水合生成Cd(OH 2 ) 62+的反应最易进行,而Cd(II)水解反应基本不能自发进行。NBO分析表明水合反应能使Cd钝化,而水解反应则可以活化Cd。 2.水分子与针铁矿表面发生相互作用时,解离式化学吸附优于结合式化学吸附。水分子在针铁矿(010)面上发生解离式化学吸附时,水分子首先解离为OH-和H+,OH-与表面Fe原子结合,H+与表面O原子结合。分子动力学研究表明,水分子在针铁矿表面进行化学吸附后,液态水与针铁矿表面只发生弱作用,对表面影响较小。 3. Cd以单角、双角和三角吸附方式在针铁矿表面发生水解吸附,各吸附构型稳定性顺序为DC(b)SCTCDC(a)。Cd(OH) 24-在针铁矿表面进行化学吸附后,Cd(II)离子活性降低,稳定性加强。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：P734
【部分图文】：
[3]。针铁矿的吸附能力与它的表面结构和矿物颗粒组成直接相关。图1.1为各种天然及合成的针铁矿形貌。图1.2为针铁矿结构在(010)表面的投影。针铁矿是一种斜方晶体结构，具有棱镜状或针状结构。针铁矿晶体大小范围在10-1000纳米之间，具有较大的表面积(50-200 m2/g)[36]，而且一般会包覆在较大的土壤颗粒表面[3]。图 1.1 各种天然及合成的针铁矿形貌 1为天然和合成的钻石状针铁矿，2为由Weidler等合成的针铁矿形貌，3为来自安大略湖的天然针铁矿形貌，4为来自康沃尔市的自然针铁矿形貌。FIG. 1.1 Various morphologies of goethite crystals. 1. Diamond-shaped morphology of naturaland synthetic goethite crystals. 2. Synthetic form obtained by Weidler et al. 3. Natural goethitespecimen from Steep Lake, Ontario. 4. Natural goethite specimen from Cornwall
8图1.2 针铁矿结构在(010)表面的投影FIG. 1.2 Structure of goethite projected on (010) from Diamond software在 20 世纪初 X 光技术发明不久，人们就对针铁矿晶体各晶面进行了指数化，并且结晶轴的初始选择被保留了下来。为了保存结晶轴的原始分配和天然针铁矿样本中的晶面，在多年来对针铁矿结晶结构的系统完善研究中，除了 Szytula 的研究之外，均采用了 Pbnm 空间群。空间群是点对称操作和平移对称操作的对称要素全部可能的组合[37]。点群表示晶体外形上的对称关系，空间群表示晶体结构内部的原子及离子间的对称关系。空间群一共 230 个，它们分别属于 32 个点群。晶体结构的对称性不能超出 230 个空间群的范围
3+占据了六方最密堆积结构中一半的位置，见图1.3。这种连续的层状排列可以用字母…AcBcAcBc…来表示，其中大写字母代表了由O, OH占据的不对等晶体位置，小写字母代表了由Fe占据的位置[38]。图1.3 以聚多面体和紧密堆体阴离子方式表示的针铁矿结构FIG.. 1.3 Structure of goethite described in polyhedral and close-packed anionic terms
【参考文献】
本文编号：2853639
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：P734
【部分图文】：
[3]。针铁矿的吸附能力与它的表面结构和矿物颗粒组成直接相关。图1.1为各种天然及合成的针铁矿形貌。图1.2为针铁矿结构在(010)表面的投影。针铁矿是一种斜方晶体结构，具有棱镜状或针状结构。针铁矿晶体大小范围在10-1000纳米之间，具有较大的表面积(50-200 m2/g)[36]，而且一般会包覆在较大的土壤颗粒表面[3]。图 1.1 各种天然及合成的针铁矿形貌 1为天然和合成的钻石状针铁矿，2为由Weidler等合成的针铁矿形貌，3为来自安大略湖的天然针铁矿形貌，4为来自康沃尔市的自然针铁矿形貌。FIG. 1.1 Various morphologies of goethite crystals. 1. Diamond-shaped morphology of naturaland synthetic goethite crystals. 2. Synthetic form obtained by Weidler et al. 3. Natural goethitespecimen from Steep Lake, Ontario. 4. Natural goethite specimen from Cornwall
8图1.2 针铁矿结构在(010)表面的投影FIG. 1.2 Structure of goethite projected on (010) from Diamond software在 20 世纪初 X 光技术发明不久，人们就对针铁矿晶体各晶面进行了指数化，并且结晶轴的初始选择被保留了下来。为了保存结晶轴的原始分配和天然针铁矿样本中的晶面，在多年来对针铁矿结晶结构的系统完善研究中，除了 Szytula 的研究之外，均采用了 Pbnm 空间群。空间群是点对称操作和平移对称操作的对称要素全部可能的组合[37]。点群表示晶体外形上的对称关系，空间群表示晶体结构内部的原子及离子间的对称关系。空间群一共 230 个，它们分别属于 32 个点群。晶体结构的对称性不能超出 230 个空间群的范围
3+占据了六方最密堆积结构中一半的位置，见图1.3。这种连续的层状排列可以用字母…AcBcAcBc…来表示，其中大写字母代表了由O, OH占据的不对等晶体位置，小写字母代表了由Fe占据的位置[38]。图1.3 以聚多面体和紧密堆体阴离子方式表示的针铁矿结构FIG.. 1.3 Structure of goethite described in polyhedral and close-packed anionic terms
【参考文献】
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1 阎华;黄升谋;;硼吸附对针铁矿表面性质的影响[J];安徽农业科学;2007年05期
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5 唐文清;曾光明;蓝俊康;李小明;陈朝猛;高帅;;碳羟基磷灰石对废水中Cd~(2+)的吸附[J];桂林工学院学报;2006年03期
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9 李晖,谭光群,彭同江;蛭石对Cd(Ⅱ)的动态吸附研究[J];化学研究与应用;2000年06期
10 段宁,喻克雄,李德江,胥焕岩,安勇;钙质磷矿石吸附Cd~(2+)离子性能的研究[J];矿产保护与利用;2001年02期
本文编号：2853639
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