酸盐离子与水合的波特兰石表面的相互作用:原子计算机模拟研究
Evgeny V Tararushkin1, Vasily V Pisarev1,2, Andrey G Kalinichev3
1International Laboratory for Supercomputer Atomistic Modelling and Multi-Scale Analysis, HSE University, 101000 Moscow, Russia.
亚酸盐离子通过键强烈吸附到水泥表面,减少它们的移动性. 这种分子层面的理解对于优化酸盐的优化至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 物理化学 物理化学
- 计算化学的计算化学
背景情况:
- 在水泥和混凝土中的化物添加剂作为钢筋和防剂的腐蚀抑制剂.
- 了解酸盐离子吸附是特征保护性质的关键,因为它减少了水泥孔中的自由酸盐度.
- 酸盐离子在水泥材料上的吸附机制需要在分子水平上进行详细的研究.
研究的目的:
- 量化研究从水性化 (NaNO2) 溶液中化吸附到波特兰表面的分子尺度机制.
- 开发和验证化 (NO2-) 离子的新参数化方法,并为波特兰结构使用升级的力场 (ClayFF-MOH).
- 为了研究水层和共同吸附的离子对酸盐吸附的影响.
主要方法:
- 经典分子动力学计算机模拟.
- 应用一种新的酸盐离子参数化和ClayFF-MOH力场.
- 对离子表面相互作用,键和扩散移动性的分析.
主要成果:
- 新的化物参数化准确地重现了化酸离子的特性,与实验数据保持一致.
- 粘土FF-MOH模型有效地描述了波特兰石结构,包括Ca-O-H角曲.
- 亚酸盐离子通过与表面基基的键强烈吸附在波特兰 (001) 表面上,尽管有结构化的水层.
- 吸附的酸盐离子表现出有限的表面扩散移动性,可以与Na+形成离子对或独立吸附.
结论:
- 波特兰石上的酸盐吸附主要由键驱动,导致局部协调变化,但移动性受限.
- 开发的模拟方法为研究水泥系统中的离子吸附提供了一种可靠的方法.
- 这项研究为酸盐在具体应用中的保护机制提供了分子层面的见解.
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