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从头开始评估从水铁矿到针铁矿的固态转化途径
ACS Earth and Space Chemistry ( IF 2.9 ) Pub Date : 2022-03-09 , DOI: 10.1021/acsearthspacechem.2c00026 Michel Sassi 1 , Kevin M. Rosso 1
ACS Earth and Space Chemistry ( IF 2.9 ) Pub Date : 2022-03-09 , DOI: 10.1021/acsearthspacechem.2c00026 Michel Sassi 1 , Kevin M. Rosso 1
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铁(氧氢)氧化物矿物之间的相变可以通过固态离子的自扩散在局部发生,特别是在高温下。然而,在环境条件下,固态转化路径的重要性,特别是对于相关扩散路径长度较短的纳米粒子,仍然知之甚少。在这里,我们使用密度泛函理论,通过计算能量成本来评估从 Michel 等人的模型 Fh 结构获得 Gt 所需的最小铁阳离子集的能量成本,评估了水铁矿 (Fh) 转变为针铁矿 (Gt) 的前景。2007 年1和 Manceau 等人。2014 年。2虽然从 Manceau Fh 模型到 Gt 的转换很简单,并且涉及 1.04 eV/晶胞的中等活化能,但从 Michel 模型开始进行同样的操作更加复杂,并且可能涉及结构上类似于 Gt 的具有能量竞争性的中间正交相通过铁阳离子交换质子到 Gt。确定了产生正交中间体的两种过渡途径,其中最快的涉及具有2.09 eV /晶胞的大活化能的限速原子位移。作为伴随的结果,我们还计算了将 Fh 的 Michel 和 Manceau 模型相互连接的固态转换能量学,它们之间的活化能约为 1.82 eV/cell。我们讨论并比较了我们在 Fh 模型中计算的与温度相关的铁自扩散系数与从高温测量得出的赤铁矿和磁铁矿的自扩散系数。结果表明,尽管尚未明确处理 pH 影响,但即使对于 Fh 的纳米级粒径,在环境条件下也不太可能获得 Gt 的固态转化途径,这表明其他途径更为重要。
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更新日期:2022-03-09
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