锡石表面电子结构及铅活化机理第一性原理研究

刘崇峻, 朱阳戈, 吴桂叶, 刘龙利, 刘慧南, PhutiE.Ngoepe. 锡石表面电子结构及铅活化机理第一性原理研究[J]. 矿产保护与利用, 2018, (3): 17-21. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.003
引用本文: 刘崇峻, 朱阳戈, 吴桂叶, 刘龙利, 刘慧南, PhutiE.Ngoepe. 锡石表面电子结构及铅活化机理第一性原理研究[J]. 矿产保护与利用, 2018, (3): 17-21. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.003
LIU Chongjun, ZHU Yangge, WU Guiye, LIU Longli, LIU huinan, Phuti E. Ngoepe. First Principles Study on Electronic Structure and Lead Activation Mechanism on Cassiterite Surface[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (3): 17-21. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.003
Citation: LIU Chongjun, ZHU Yangge, WU Guiye, LIU Longli, LIU huinan, Phuti E. Ngoepe. First Principles Study on Electronic Structure and Lead Activation Mechanism on Cassiterite Surface[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (3): 17-21. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.003

锡石表面电子结构及铅活化机理第一性原理研究

  • 基金项目:
    国家国际科技合作专项项目(2015DFA60330)
详细信息
    作者简介: 刘崇峻(1985-), 男, 天津人, 博士, 工程师, 主要从事矿物综合利用研究, E-mail:liuchongjun@bgrimm.com
    通讯作者: 朱阳戈(1985-), 男, 山东临沂人, 博士, 高级工程师, 主要从事矿物综合利用研究, E-mail:zhuyangge@bgrimm.com
  • 中图分类号: TD912;TD923+.14

First Principles Study on Electronic Structure and Lead Activation Mechanism on Cassiterite Surface

More Information
  • 用密度泛函理论对锡石表面晶体结构及铅离子活化对苯甲羟肟酸和水杨羟肟酸在锡石表面的吸附过程的影响进行了研究。利用态密度及前线轨道理论分析了铅吸附后锡石(100)表面电子结构的变化。结果表明:铅离子吸附在锡石(100)后会降低表面氧原子的反应活性,增加表面的反应位点。根据前线轨道理论,从能量角度比较了苯甲羟肟酸和水杨羟肟酸与锡石(100)表面的相互作用能,揭示了羟肟酸浮选锡石的本质。

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  • 图 1  锡石(100)面的模型示意图(Sn为灰色,O为红色)

    Figure 1. 

    图 2  铅在锡石表面吸附模型示意图

    Figure 2. 

    图 3  锡石(100)面的态密度和分态密度图

    Figure 3. 

    图 4  铅离子活化锡石(100)面的态密度和分态密度图

    Figure 4. 

    图 5  苯甲羟肟酸分子结构

    Figure 5. 

    图 6  水杨羟肟酸分子结构

    Figure 6. 

    表 1  锡石不同解理面的表面能

    Table 1.  The surface energy of the different dissociation surfaces

    晶面指数 表面能/(J·m-2)
    100 0.082
    010 0.082
    001 0.126
    011 0.085
    101 0.085
    110 0.099
    111 0.120
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    表 2  锡石晶体电子结构及铅离子对锡石(100)表面电子结构的影响

    Table 2.  The electronic structure of cassiterite crystals and the influence of lead ions on the electronic structure of cassiterite (100) surface

    矿物 元素 s/e p/e d/e 电子数/e 电荷/e
    锡石晶体 Sn 0.88 1.08 10 11.96 2.04
    O 1.87 5.15 0 7.02 -1.02
    锡石(100)面 Sn 0.99 1.05 10 12.04 1.96
    O 1.93 5.01 0 6.94 -0.94
    铅活化 Pb 1.81 1.55 9.99 13.35 0.65
    Sn 1.47 1.31 10 12.77 1.23
    O 1.93 4.97 0 6.90 -0.90
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    表 3  锡石铅活化前后和羟肟酸前线轨道能量分析

    Table 3.  Frontier orbital energy analysis before and after activation of cassiterite (100) surface

    矿物/药剂 前线轨道 轨道能量/eV ΔE1/eV ΔE2/eV
    锡石 HOMO -21.567
    LUMO -21.507
    铅活化 HOMO -21.133
    LUMO -20.972
    苯甲羟肟酸 HOMO -5.567 15.946 17.015
    LUMO -4.552 15.411 16.581
    水杨羟肟酸 HOMO -5.749 15.758 16.633
    LUMO -4.934 15.223 16.199
    ΔE1=|E(HOMO-reagent)-E(LUMO-mineral)|; ΔE2=|E(HOMO-mineral)-E(LUMO-reagent)|。
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出版历程
收稿日期:  2018-05-12
刊出日期:  2018-06-25

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