稀土离子在高岭石表面的吸附及有机酸根对其影响的DFT研究

发布时间：2023-10-01 22:14

　　离子吸附型稀土矿是一类稀土元素以离子态吸附在高岭石等黏土矿物表面且中重稀土含量高的特色资源,是发展高新科技的重要支撑资源,具有重要的战略意义。本研究使用Materials Studio软件CASTEP模块进行量子化学计算,对稀土离子在高岭石表面的吸附过程和有机酸强化稀土离子在高岭石表面的解吸过程进行DFT研究。主要结论如下:对高岭石晶胞和(001)、(00-1)面电子性质进行了分析,得到的高岭石带隙为5.096 eV,带隙宽度较大,高岭石晶胞结构中不同的部分的电荷存在差异,硅氧四面体的底部O带有更多的电荷,显现出较多的负电性。高岭石(001)面原子位移比(00-1)面变化的更加明显,高岭石表面O的活性:(00-1)面的O原子>(001)面平躺型羟基的O原子>(001)面直立型和倾斜型羟基的O原子。高岭石(00-1)表面O原子的几何中心位置为活性位点,高岭石(001)表面平躺型羟基的O原子为活性位点。对理想环境下稀土离子在高岭石的晶体(001)和(00-1)表面吸附模型进行了性质分析。与初始位置相比,稀土离子到高岭石表面的距离均有所减小。吸附能的大小顺序为Eu<Lu&l...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 稀土元素
    1.2 稀土资源状况
    1.3 离子吸附型稀土矿的浸出
        1.3.1 浸出工艺
        1.3.2 浸出剂
        1.3.3 浸出机理
    1.4 研究方法
    1.5 课题的研究意义及主要研究内容
        1.5.1 研究目的及意义
        1.5.2 主要研究内容
第二章 高岭石晶胞及其表面性质的DFT研究
    2.1 高岭石晶体结构优化
        2.1.2 结构优化参数设置
        2.1.3 高岭石晶胞结构分析
    2.2 高岭石表面结构优化
        2.2.2 几何结构优化
        2.2.3 态密度分析
    2.3 小结
第三章 稀土离子在高岭石表面吸附的DFT研究
    3.1 几何优化前后的构型
    3.2 吸附能
    3.3 布居分析
        3.3.1 键布居分析
        3.3.2 原子布居分析
    3.4 态密度分析
        3.4.1 Y离子在高岭石(00-1)表面的吸附
        3.4.2 Eu离子在高岭石(00-1)表面的吸附
        3.4.3 Lu离子在高岭石(00-1)表面的吸附
        3.4.4 Y离子在高岭石(001)表面的吸附
        3.4.5 La离子在高岭石(001)表面的吸附
        3.4.6 Eu离子在高岭石(001)表面的吸附
        3.4.7 Lu离子在高岭石(001)表面的吸附
    3.5 小结
第四章 有机酸根对稀土离子在高岭石表面吸附影响的DFT研究
    4.1 乙酸根对稀土离子在高岭石表面吸附影响的DFT研究
        4.1.1 几何优化后的构型
        4.1.2 距离分析
        4.1.3 能量分析
    4.2 草酸根对稀土离子在高岭石表面吸附影响的DFT研究
        4.2.1 几何优化后的构型
        4.2.2 距离分析
        4.2.3 能量分析
    4.3 乳酸根对稀土离子在高岭石表面吸附影响的DFT研究
        4.3.1 几何优化后的构型
        4.3.2 距离分析
        4.3.3 能量分析
    4.4 强化浸出效果比较
    4.5 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3849533