机械活化和静压对水镁石晶体结构的影响

摘要

以天然水镁石矿石为原料,采用高能球磨方法制备了水镁石超细粉体.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和激光粒度分析(LP)等对水镁石粉体进行了表征,探讨了球磨时间对水镁石平均粒径和晶格结构的影响.采用第一性原理计算方法研究了不同静压对水镁石晶体结构的影响.结果表明:机械外力作用使晶体结构沿[001]方向更易发生畸变;随球磨时间增加,水镁石红外光谱发生蓝移和宽化特征;球磨3 h后,样品平均粒径为3.56μm.当理论计算中静水压力增加,晶格常数a线性减小,c非线性减小.水镁石体系的带隙随压强增加而增大,主要是Mg 2p导带向高能方向移动所致.基于不同静水压力下水镁石晶体的Mulliken布居和电子密度差分结果,其强共价键(O—H键)键长随静压增加保持不变;当静压增加到10.9 GPa时,H键(H?O′键)发生重排,体系无序程度减小,与实验结果一致.