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
• 来源期刊: 耐火材料
• 学科: 工学
• 关键词: 镁钙系耐火材料 防水化 外电场 第一性原理计算 吸附
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 研究开发
• 页码范围: 44-50
• 页数: 7页
• 分类号: TQ175.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.01.010

摘要

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H2 O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H2 O分子在CaO(100)表面吸附行为的影响.结果表明:H2 O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H2 O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H2 O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H2 O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.