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吸附材料测试——复达客户检测案例

2022年3月10日,业务中心接到山东省某大学老师的计算需求,接到反馈后,检测工程师第一时间与客户进行详细沟通,情况如下:


客户背景


客户是山东省某大学的老师,其是主要做吸附材料的,所做的材料由以下三种原料构成MXene(Ti3C2Tx)、笼状低聚倍半硅氧烷(POSS)和羟丙基纤维素(HPC),客户想研究这三种原料与所吸附的放射性核素离子(铀酰离子)之间的作用机理。


样品名称


MXene(Ti3C2Tx)、笼状低聚倍半硅氧烷(POSS)和羟丙基纤维素(HPC)


客户需求


以上所提及的三种原料都包含醚键、羟基(-OH)官能团,而大多数论文中提及的结论是含氧官能团对于U(VI) (UO22+)有强烈的作用力,常常涉及的化学作用有离子交换、静电吸引、络合(球内表面络合)等,其中球内表面络合是客户最希望计算出来的机理。


解决方案


羟基化碳化钛采用cp2k进行优化,erdew-Burke-Ernzerhof(PBE)形式的广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation, GGA),其中截断能采用400 Ry,K点设置为4×4×1,得到MXene-OH的晶胞参数为3.065 Angstorm。对吸附模型采用Materials Studio软件进行建模,包括12×12×1的MXene-OH超胞(表面连接硅氧烷和纤维素),采用DMOL3模块对UO2 2+离子进行结构优化。对吸附模型采用forcite模块进行结构优化和能量计算,力场采用Universal force field,电子矫正采用Ewald方法,采用Qeq电荷,设置优化步长为5000 步。


客户反馈


客户对数据结果满意,客户希望今后长期合作,合作完成科研需求。