芳香類(lèi)化合物在高嶺石表面吸附的理論研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著粘土礦和有機(jī)小分子物質(zhì)的相互作用在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而被人們?nèi)遮呹P(guān)注，現(xiàn)已被廣泛用來(lái)去除有機(jī)物、修復(fù)和凈化被石油碳?xì)浠衔镂廴镜耐寥篮偷叵滤Ｔ谡惩恋V中，高嶺石是其中一種典型的1∶1型層狀的硅鋁酸鹽混合物。高嶺石因其在納米陶瓷材料、催化劑、吸附劑、非線性光學(xué)材料和環(huán)境污染修復(fù)材料等方面都有著廣闊的應(yīng)用前景而日趨熱門(mén)。因此，高嶺石與有機(jī)小分子的相互作用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文構(gòu)造了高嶺石硅氧層的單環(huán)、三個(gè)環(huán)和鋁氧層單

2、體的團(tuán)簇模型分別為:Si6O18H12、 Si13O37H22和Al16O24H30。在密度泛函(density functional theory,DFT)B3LYP(Becke,three-parameter, Lee-Yang-Parr exchange-correlation functional)和二階微擾MP2的理論基礎(chǔ)上，根據(jù)本文不同的研究對(duì)象，采用6-31G(d，p)和6-31G(d)兩種基組對(duì)高嶺石與苯分子及其衍生物2

3、，4-二硝基甲苯(2，4-DNT)、1，3，5-三硝基苯（TNB）以及芳香雜環(huán)化合物噻吩(TH)、苯并噻吩(BT)、雙苯并噻吩DBT)的相互作用所得的團(tuán)簇模型進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，如:優(yōu)化的幾何構(gòu)型、結(jié)構(gòu)參數(shù)、吸附能、電子密度性質(zhì)ρ和拉普拉斯算符(▽)2ρ、NBO電荷分布、振動(dòng)頻率、靜電勢(shì)圖、電子密度差分圖和分子軌道等。結(jié)果表明，除了1，3，5-三硝基苯外，其他苯及其衍生物和芳香雜環(huán)化合物在高嶺石鋁氧層表面和硅氧層表面主要是靠形成氫鍵和次級(jí)

4、氫鍵發(fā)生吸附作用，1，3，5-三硝基苯在硅氧層表面主要靠靜電和范德華相互作用發(fā)生吸附，雙苯并噻吩和硅氧層表面是靠靜電和次級(jí)氫鍵的共同作用發(fā)生相互作用的。另外，苯及其衍生物在高嶺石鋁氧層表面吸附時(shí)吸附能要比在硅氧層吸附時(shí)的能量更低，說(shuō)明苯及其衍生物在鋁氧層表面吸附的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，且穩(wěn)定順序?yàn)?高嶺石/TNB＞高嶺石/2，4-DNT＞高嶺石/苯。芳香族雜環(huán)化合物與高嶺石硅氧層表面間的相互作用穩(wěn)定順序?yàn)?Si-O-DBT＞3Si-O-BT＞Si