氢氧化铝晶体生长习性的Morphology分析

对氢氧化铝晶体生长习性进行Morphology理论研究,明确氢氧化铝晶粒长大后的晶粒形态特征及氢氧化铝的理论晶体生长习性。首先,用BFDH法说明了生长过程中最重要的面;其次,采用晶体平衡形态(Equilibrium morphology)法,用Morphology程序对氢氧化铝3×4×2超晶胞及其(001),(100),(010),(011),(110),(101)和(112)面真空slab模型进行平衡形态计算,计算结果与实验结果吻合,很好地预测了各显露面族(001),(100),(010),(011),(110),(101)和(112)面族。理论生长习性计算结果表明,氢氧化铝3×4×2超晶胞及其各表面真空slab模型的生长习性差异显著;氢氧化铝(gibbsite)超晶胞趋向于生长为准六棱柱或厚的准六角板状晶体;(001),(100)和(010)面slab基本上是生长为楔板状晶体;(110),(101)和(112)slab的晶体形态则趋向于生长为较细长的棒状晶体;(011)slab的生长形态介于楔板状和棒状之间,很可能生长为较薄的片状晶体。

氢氧化铝有利生长基元[Al_6(OH)_(18)(H_2O)_6]_n微观叠合的DFT计算

以氢氧化铝有利生长基元叠合模型为研究对象,用基于密度泛函理论(DFT)的DMol3程序计算各种典型基元[Al6(OH)18(H2O)6]_n(n=3,4,5,6,7,8)叠合体系的总能量、结合能、基元团间相互作用能及轨道能量等,获得氢氧化铝有利生长基元分子叠合的键力特征等微观图像。研究结果表明,当叠合基元数n相同时,"正面正对叠合"模型的能量稳定性最高,结合力最强;整体上,"正面型"基元团能量的稳定性较高,结合力较强;叠合基元数n对不同叠合方式构建的少基元叠合模型的影响趋势是不同的,对于"侧棱"型叠合,n越大,体系的稳定性越低;对于"正面"型叠合,n越大,体系的稳定性越高;随叠合基元数n的增大,"正面"叠合少基元体系相互吸引的作用力增强,而"侧棱"叠合体系的基元间相互作用能E(VDW)相互排斥的作用力更强;"正面"型叠合是有利于形成较稳定的新相生成基元团的叠合方式,以"正面"叠合为主形成的基元团更有可能形成晶体生长过程中的原始晶胚。