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內(nèi)容簡介

　　黏土礦物是天然存在的、含量豐富、價格低廉、無污染的納米材料，除了陶瓷和紙張涂層等傳統(tǒng)用途，還有許多新的用途，如具有優(yōu)異吸附性能的新型有機(jī)黏土的設(shè)計、污染控制和環(huán)境保護(hù)等。長期以來，對黏土礦物的研究主要集中在地質(zhì)、巖土和礦物等方向的實(shí)驗(yàn)測試和理論分析，但從物質(zhì)構(gòu)成出發(fā)，對黏土礦物電子結(jié)構(gòu)、摻雜機(jī)制、吸附性能等進(jìn)行數(shù)值計算的研究尚不系統(tǒng)、不完善。《黏土礦物的摻雜機(jī)制與吸附特性》采用數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的研究方法，從原子尺度對黏土礦物主要成分高嶺石和蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為系統(tǒng)和深入的研究，并探討了不同雜質(zhì)存在時其對多種小分子和重金屬原子的吸附行為，揭示了黏土礦物的電子性質(zhì)、摻雜機(jī)制和吸附特性的微觀機(jī)理，為深入認(rèn)識和理解黏土礦物的物理化學(xué)性質(zhì)提供了理論基礎(chǔ)和支持?！娥ね恋V物的摻雜機(jī)制與吸附特性》共6章，主要內(nèi)容包括緒論、黏土礦物晶體結(jié)構(gòu)及其微觀特征、黏土礦物內(nèi)部摻雜機(jī)制、黏土礦物表面的吸附特性、雜質(zhì)成分對黏土礦物表面吸附性質(zhì)的影響、結(jié)論與展望?！娥ね恋V物的摻雜機(jī)制與吸附特性》可供巖土工程、地質(zhì)工程、礦物學(xué)、環(huán)境等專業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員、科研人員和研究生參考。

作者簡介

　　趙健，中國礦業(yè)大學(xué)（北京），副教授，2015年到中國礦業(yè)大學(xué)（北京）任教，主要研究方向?yàn)榱孔恿W(xué)原理和巖土工程實(shí)踐交叉領(lǐng)域，具體包括軟巖黏土礦物的原子與分子結(jié)構(gòu)、摻雜機(jī)制、吸附特性和力學(xué)性質(zhì)等。2015年獲得中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會“青年人才托舉工程”項目（2015-2017年）。主持國家自然科學(xué)基金青年項目1項，作為技術(shù)骨干參與國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、國家自然科學(xué)基金面上項目等6項國家縱向研究課題。發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中以*一作者或通訊作者發(fā)表SCI論文16篇。參編專著2部。獲國家發(fā)明專利5項。教授2門本科生課程《大學(xué)物理A》和《大學(xué)物理B》。

圖書目錄

第1章緒論1
1．1黏土和黏土礦物3
1．2黏土礦物晶體結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀10
1．3黏土礦物摻雜機(jī)制研究現(xiàn)狀16
1．4黏土礦物吸附特性研究現(xiàn)狀18
第2章黏土礦物晶體結(jié)構(gòu)及其微觀特征23
2．1黏土礦物的晶體結(jié)構(gòu)25
2．1．1高嶺石1∶1層結(jié)構(gòu)25
2．1．2蒙脫石2∶1層結(jié)構(gòu)27
2．2理論基礎(chǔ)與計算方法28
2．2．1量子力學(xué)基礎(chǔ)28
2．2．2密度泛函理論31
2．2．3第一性原理計算方法35
2．2．4VASP程序包介紹37
2．3高嶺石分子結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)37
2．3．1分子結(jié)構(gòu)39
2．3．2電子結(jié)構(gòu)和電荷分布40
2．3．3能帶結(jié)構(gòu)42
2．4蒙脫石分子結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)43
2．4．1分子結(jié)構(gòu)44
2．4．2電子結(jié)構(gòu)和電荷分布45
2．4．3能帶結(jié)構(gòu)48
第3章黏土礦物內(nèi)部摻雜機(jī)制49
3．1高嶺石內(nèi)部單摻雜機(jī)制52
3．1．1單雜質(zhì)形成能和躍遷能級55
3．1．2雜質(zhì)在高嶺石內(nèi)部的電荷密度和態(tài)密度分布56
3．2蒙脫石內(nèi)部單摻雜機(jī)制58
3．2．1單雜質(zhì)形成能和躍遷能級58
3．2．2雜質(zhì)在蒙脫石內(nèi)部的電荷密度和態(tài)密度分布61
3．3高嶺石內(nèi)部雙摻雜機(jī)制62
3．3．1雙雜質(zhì)形成能和躍遷能級63
3．3．2雙雜質(zhì)在高嶺石內(nèi)部的電荷密度和態(tài)密度分布65
第4章黏土礦物表面的吸附特性67
4．1H2O在高嶺石表面（001）的吸附特性69
4．1．1清潔的高嶺石表面（001）70
4．1．2H2O分子的性質(zhì)71
4．1．3單個H2O在高嶺石表面（001）的吸附73
4．1．4H2O分子在高嶺石表面（001）的擴(kuò)散過程76
4．1．5H2O分子在高嶺石表面（001）的解離過程77
4．1．6H2O分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)在高嶺石表面（001）的吸附77
4．2CO2在高嶺石表面（001）的吸附特性78
4．2．1CO2分子的性質(zhì)79
4．2．2單個CO2在高嶺石表面（001）的吸附79
4．2．3CO2分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)在高嶺石表面（001）的吸附83
4．3CO在高嶺石表面（001）的吸附特性87
4．3．1CO分子的性質(zhì)88
4．3．2單個CO在高嶺石表面（001）的吸附88
4．3．3CO分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)在高嶺石表面（001）的吸附91
4．4H2在高嶺石表面（001）的吸附特性93
4．4．1H2分子的性質(zhì)94
4．4．2單個H2在高嶺石表面（001）的吸附94
4．4．3H2分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)在高嶺石表面（001）的吸附97
4．5CH4在高嶺石表面（001）的吸附特性101
4．5．1CH4分子的性質(zhì)102
4．5．2單個CH4在高嶺石表面（001）的吸附102
4．5．3CH4分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)在高嶺石表面（001）的吸附106
4．6重金屬在高嶺石表面（001）的吸附特性109
4．6．1單個重金屬原子在高嶺石表面（001）的吸附109
4．6．2重金屬原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)在高嶺石表面（001）的吸附112
4．6．3重金屬在高嶺石表面（001）的擴(kuò)散過程114
第5章雜質(zhì)成分對黏土礦物表面吸附性質(zhì)的影響117
5．1軟巖黏土礦物中常見的雜質(zhì)成分119
5．2不同雜質(zhì)對高嶺石原子和電子結(jié)構(gòu)的影響119
5．3不同雜質(zhì)對高嶺石表面吸附水分子的影響120
5．4不同雜質(zhì)對高嶺石表面吸附水分子團(tuán)簇的影響124
5．5不同雜質(zhì)對高嶺石表面滲透水分子的影響126
第6章結(jié)論與展望129
參考文獻(xiàn)133