氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石电子结构的第一性原理研究

• 作者: 张小武 张覃 李龙江 王贤晨 谢俊
• 来源期刊: 矿冶工程
• 学科: 物理学
• 关键词: 氟磷灰石 氯磷灰石 羟基磷灰石 电子结构 第一性原理
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 所属期刊栏目: 冶金
• 页码范围: 84-90
• 页数: 7页
• 分类号: O76
• 字数: 4805字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0253-6099.2017.06.022

摘要

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石的电子结构,讨论了不同通道离子(F-、Cl-、OH-)对磷灰石电子结构的影响.能带分析表明:氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石均为绝缘体,其带宽分别为5.600、5.384和3.577 eV.态密度分析表明:通道离子对3种磷灰石的态密度影响较大,氟磷灰石与氯磷灰石导带部分有Ca13d轨道和Ca23d轨道的贡献;羟基磷灰石态密度导带部分仅有Ca23d轨道的贡献,导致Ca2还原性降低;羟基磷灰石态密度向低能级方向移动,形成新的深部价带;Cl的态密度较F的态密度向高能级方向移动,导致形成新的中部价带-12.5～14.0 eV,该价带仅由Cl 3s轨道组成.Mulliken电荷布居及键布居表明:F得电荷能力强于Cl,主要是F的2p轨道得电荷能力强于Cl的3p轨道;3种磷灰石中的O—P键布居接近且均较大,共价性较强,F—Ca与Cl—Ca布居接近,但F—Ca键长小于Cl—Ca键长,F—Ca结合作用强于Cl—Ca.