放射性核素U在针铁矿（010）表面吸附的第一性原理研究

摘要：

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了有水与无水环境下放射性核素 U在针铁矿（010）表面的吸附。结果表明，由于水分子与（010）表面的初始构型不同，其吸附能为-0.56～-0.85 eV。同时发现在缺水的情况下，U原子可吸附在针铁矿（010）表面的替代位（T ）、八面体间隙位（O ）及两个O原子的桥位（B）上。其吸附能为负，大小按吸附 T、B、O的顺序依次增大。水对 U 原子吸附能的影响较明显。当U原子占据替代位和八面体间隙位时，在其附近的水分子可增强 U原子在针铁矿（010）表面的吸附，可使U原子在针铁矿（010）表面的吸附能降低1～2 eV ；当U原子在桥位时，水分子既可增强也可减弱U原子在针铁矿（010）表面的吸附能力，这依赖于 U原子与水分子作用后其价态的变化。所有这些吸附均为放热反应。计算结果显示，由于水分子与U原子的吸附引起的表面晶格畸变较小，所有涉及的表面键长变化均不大于0.055 nm。所有涉及到的反应过程中均有 H、U、Fe原子上的部分电子转移到O原子上。

关键词：U、针铁矿、吸附、表面、第一性原理

分类号：O641(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家大型先进压水堆核电站重大专项资助项目2011ZX06004-008；国家自然科学基金资助项目11274110

在线出版日期：2014-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1537-1543