耐火材料

作者：闪静祎, 王军凯, 黄珍霞, 戴新宇, 胡前库, 周爱国

单位：1)河南理工大学 材料科学与工程学院 河南焦作 454003；2)河南理工大学 化学化工学院 河南焦作 454003

关键词：镁钙系耐火材料,防水化,外电场,第一性原理计算,吸附,

基金：国家自然科学基金(51772077);省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室开放基金(G201904);河南理工大学博士基金(B2019-40);河南省高校科技创新团队(19IRTSTHN027);河南省高校基本科研业务费专业项资金(NSFRF200101)

镁钙系耐火材料是冶炼洁净钢的理想耐火材料,然而其中的游离氧化钙易水化,限制了其广泛的应用。在本工作中,采用第一性原理计算的方法研究了H2O分子在CaO(100)表面的吸附行为。在此基础上又研究了外加电场对H2O分子在CaO(100)表面吸附行为的影响。结果表明:H2O分子最容易以垂直向上取向和垂直向下取向吸附于CaO(100)表面的桥位。在外加负电场的作用下,H2O分子与CaO(100)表面之间的距离和吸附能均随电场强度的增强而增大。同时H2O分子的键角不断减小,逐渐趋向于单独水分子。电荷转移结果表明,随着负电场强度的增加,Ca原子向O原子转移的电子越来越少,这再次表明H2O分子与CaO(100)面的相互作用不断减弱。在外加正电场的作用下,随着电场强度的逐渐增强,H2O分子和CaO(100)面间的距离变化不大,但吸附能逐渐由负值变为正值。外加电场可以抑制H2O分子在CaO表面的吸附,为镁钙系耐火材料防水化提供了一种新方法。

来源：2021年第1期

《耐火材料》期刊编辑部

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