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作者:何兰珍;买尔哈巴·阿不都热合曼;魏博;
单位:省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室,新疆煤炭清洁转化与化工过程重点实验室,新疆大学化工学院;
摘要:采用密度泛函理论对煤灰中硅灰石和钙镁黄长石的能级差、态密度及HOMO与LUMO等性质进行计算,从前线分子轨道等理论揭示其形成过程及反应活性机理。HOMO与LUMO统称为前线分子轨道,其轨道上分子反应活性最高,反应时外加电子会占据反应物的LUMO轨道,物质发生电离时电子会从反应物的最高HOMO轨道转移至LUMO轨道。研究结果表明:硅灰石和钙镁黄长石的能级差值为5.029和5.133 eV,前者反应活性高,优先发生发应。硅灰石的价带顶部主要由O的2p轨道组成,且电子态密度的峰值为28.021 State/eV.atom,电子活跃性最强,表明O的活性最高,电子易发生转移参与其他体系成键。当Mg~(2+)作为电子接受体进入硅灰石晶格时,O1、O3的电子发生转移使结构重组生成钙镁黄长石。钙镁黄长石的HOMO轨道由O1、O8、O15、O22组成,发现Si1-O1、Si4-O8的布居数最小,分别为0.47、0.45,键长最长,分别为1.656?、1.661?,表现出共价性最弱,离子性最强,易发生键断裂,与其他矿物质反应生成低温共熔体,加剧了准东煤的结渣沾污现象。
关键词:密度泛函理论;;准东煤灰;;硅灰石;;钙镁黄长石
基金资助:国家自然科学基金项目(22178298,51966017)