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本学位论文的宗旨是铝硅酸钙熔体氧原子配位性质研究。
首先,采用MD模拟研究了CaO-Al2O3-SiO2系熔体中氧原子的配位及其动力学性质。发现:以Al为中心的次近邻(next nearest neighbor,NNN)配位数总和大约为8。说明存在大量的三配位氧(tricluster oxygen,Ot)。在对平衡构像的分析过程中发现主要存在两种形式的三配位氧:Ot(Al,Al,Si)和Ot(Al,Al,Al),但没有发现Ot(Al,Si,Si)和Ot(Si,Si,Si)。另外,对存在的三配位氧的进一步分析,首次发现这两种三配位氧还存在共棱和不共棱的精细结构,且共棱现象只发生在AlO4四面体之间;SiO4四面体之间,或者SiO4四面体和AlO4四面体之间不存在共棱现象。在此基础上,我们还对氧的均方位移及速度自相关函数等动力学性质做了分析,发现三配位的氧的引入降低了氧原子的总体活动能力。
然后,采用从头计算对MD模拟构像中提取出来的氧原子团进行能量及电荷计算。计算采用的是RHF/6-31G方法。通过对各原子团总能量的分析发现,原子团Ot能量要比相应的原子团Ob能量低,说明铝硅酸钙熔体中存在的三配位氧Ot不是一个过渡态,而是稳定存在的。同时,铝铝不共棱的原子团Ot(Al,Al,Al)、Ot(Al,Al,Si)要比铝铝共棱的原子团Oct(Al,Al,Al)、Oct(Al,Al,Si)稳定。此外,对三配位氧的Mulliken电荷的贡献主要来源于跟它配位的网格形成子T(Al或Si)的种类,而原子团的精细结构-共棱与不共棱的影响较小。