An interlayer expansion model for counterion-intercalated montmorillonite from first-principles calculations
An interlayer expansion model for counterion-intercalated montmorillonite from first-principles calculations
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基于第一性原理计算的抗衡离子插层蒙脱土层间膨胀模型
DOI：
10.1016/j.commatsci.2014.09.013
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发表时间：
2015
影响因子：
3.3
通讯作者：
Meng, Yingfeng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang, Mingli;Zhang, Yao;Liu, Houbin;Meng, Yingfeng
通过对不同层间距的干态和水化蒙脱土、Na-MMT、NH4+-MMT和甲酰胺-MMT结构的密度泛函理论计算，提出了反离子插层MMT体系的层间膨胀模型。反离子、蒙脱土下表面和上表面之间存在复杂的相互作用，包括离子键、氢键、静电吸引/排斥和范德华力。这些相互作用随着不同的反离子和不同的层间距而变化，在层间膨胀的能量格局中起着至关重要的作用。平衡间距与反离子体积以及层间静电吸引和排斥的竞争有关。平衡间距附近的膨胀能势可近似用间距增大的二次函数来描述。然而，在大间距时，反离子倾向于与任一表面形成相对较强的相互作用，使它们在蒙脱土中的能势接近常值。
From density functional theory calculations on dry and hydrated MMT, Na-MMT, NH4+-MMT, and formamide-MMT structures at various interlayer spacings, we proposed an interlayer expansion model for the counterion-intercalated MMT systems. Complex interactions exist among the counterions, lower and upper MMT surfaces, including ionic bonding, hydrogen bonding, electrostatic attraction/repulsion, and van der Waals forces. These interactions vary with different counterions and different interlayer spacings, playing a crucial role in the energy landscape of interlayer expansion. The equilibrium spacings are related to counterion volume, and the competition between interlayer electrostatic attraction and repulsion. The expansion energy potential near the equilibrium spacings can be approximately described with a quadratic function of spacing increase. At large spacings, however, the counterions have a tendency to form relatively strong interaction with either surface, making their energy potential in MMT approach to constant values.
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