外电场对水在CaO(100)表面吸附的第一性原理计算

作者：闪静祎; 王军凯^*; 黄珍霞; 戴新宇; 胡前库; 周爱国

来源：耐火材料, 2021, 55(01): 44-50.

• 镁钙系耐火材料
• 防水化
• 外电场
• 第一性原理计算
• 吸附

镁钙系耐火材料是冶炼洁净钢的理想耐火材料,然而其中的游离氧化钙易水化,限制了其广泛的应用。在本工作中,采用第一性原理计算的方法研究了H2O分子在CaO(100)表面的吸附行为。在此基础上又研究了外加电场对H2O分子在CaO(100)表面吸附行为的影响。结果表明:H2O分子最容易以垂直向上取向和垂直向下取向吸附于CaO(100)表面的桥位。在外加负电场的作用下,H2O分子与CaO(100)表面之间的距离和吸附能均随电场强度的增强而增大。同时H2O分子的键角不断减小,逐渐趋向于单独水分子。电荷转移结果表明,随着负电场强度的增加,Ca原子向O原子转移的电子越来越少,这再次表明H2O分子与CaO(100)面的相互作用不断减弱。在外加正电场的作用下,随着电场强度的逐渐增强,H2O分子和CaO(100)面间的距离变化不大,但吸附能逐渐由负值变为正值。外加电场可以抑制H2O分子在CaO表面的吸附,为镁钙系耐火材料防水化提供了一种新方法。

• 单位
  河南理工大学; 化学化工学院