【摘 要】
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基于密度泛函理论的第一性原理方法模拟研究H2O在CaCO3（104）表面的吸附特征.首先,研究H2O分子在CaCO3（104）表面的顶位、桥位（短桥位、长桥位）和穴位上垂直和平行表面两种类型下的8
【机 构】
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中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室; 中海油研究总院开发研究院;
【基金项目】
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国家科技重大专项(2017ZX05032004-002);国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB250905);中国石油重大科技专项(2017E-0405)
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基于密度泛函理论的第一性原理方法模拟研究H2O在CaCO3（104）表面的吸附特征.首先,研究H2O分子在CaCO3（104）表面的顶位、桥位（短桥位、长桥位）和穴位上垂直和平行表面两种类型下的8种高对称吸附结构模型,结合吸附能和稳定吸附构象确定最优吸附位.而后,基于H2O/CaCO3（104）最优吸附结构模型,研究吸附前后H2O和CaCO3（104）表面的物理结构、电子结构（Mulliken电荷布居数、态密度、电子局域函数）的特征,分析H2O/CaCO3（104）表面之间的相互作用以及成键机理.研究结果:吸附能和体系稳定构象显示H2O分子/CaCO3（104）表面的最稳定吸附结构为穴位-平行.在穴位-平行位吸附后,H2O分子的O-H键长和H-O-H键角均发生改变; CaCO3晶体平行和垂直（104）表面方向上原子位置均发生改变,表面层变化最大;即吸附作用对H2O分子和CaCO3晶体的物理结构均产生较大影响; H2O/CaCO3（104）最优吸附体系的Mulliken电荷布居数、电子态密度、电子局域函数的研究均说明H2O分子与CaCO3（104）之间存在电子的转移形成化学键.其中,Ca-O（H2O）形成离子键,H（H2O）-O（CaCO3）之间存在氢键作用.本文研究揭示了方解石表面水湿性的原因,同时为方解石润湿性的深入研究奠定基础.
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