【摘 要】
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高岭石是泥岩黏土矿物组成中的主要成分之一，其水理特性对于分析高岭石类黏土矿物遇水工程性质劣化的研究至关重要，通过密度泛函理论和分子动力学模拟研究了高岭石表面水化机理及电化学作用对高岭石表面吸附性能的影响。结果表明：水分子在高岭石（001）晶面吸附时水中的Hw、Ow原子与高岭石表面羟基的Hs、Os原子间形成了Hw-Os及Hs-Ow两种类型的氢键，并且Hw-Os氢键作用较强；水分子与高岭石（001）晶
【基金项目】
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国家自然科学基金（52274091，51974193）；
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高岭石是泥岩黏土矿物组成中的主要成分之一，其水理特性对于分析高岭石类黏土矿物遇水工程性质劣化的研究至关重要，通过密度泛函理论和分子动力学模拟研究了高岭石表面水化机理及电化学作用对高岭石表面吸附性能的影响。结果表明：水分子在高岭石（001）晶面吸附时水中的Hw、Ow原子与高岭石表面羟基的Hs、Os原子间形成了Hw-Os及Hs-Ow两种类型的氢键，并且Hw-Os氢键作用较强；水分子与高岭石（001）晶面之间形成的氢键作用导致高岭石（001）晶面具有较强的亲水性质；外加电场对体系中水分子的平衡构象及吸附形态产生显著影响，当体系无电场时，水分子通过氢键与高岭石（001）晶面结合紧密，随电场强度不断增加，水分子逐渐从高岭石表面脱附以氢原子朝上、氧原子朝下的“V”字型结构向体相中扩散，水分子的偶极矩沿电场方向排列；随着水-高岭石体系中电场强度的增加，吸附体系中的氢键作用逐渐被破坏，水分子脱附能力增强，高岭石表面对水分子的吸附性降低。
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基于密度泛函理论的平面波赝势第一性原理计算，研究了La3+和NH4+在高岭石（001）面和（00-1）面的吸附机理。结果表明，La3+主要通过静电作用吸附在高岭石表面，NH4+除静电作用外，还存在氢键作用，比La3+有更多的电子转移到高岭石表面上。离子在高岭石（001）面的吸附能绝对值从大到小排序为：La3+＞ NH4+＞ H2O;离子在高岭石（00-1）面的吸附能绝对值从大到小排序为：NH4+＞
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