《表1 丙酸及丙酸根与黏土分子形成复合物的结构参数》

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《黏土表面对丙酸及其酸根吸附的理论研究》

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选择可能存在的初始构型进行优化，得到的在黏土分子（001）晶面的复合物结构如图2所示，结构参数见表1。丙酸分子与黏土分子可形成两种稳定的复合物结构，这两种结构均依靠O-H???O氢键形式结合，结构（a）中存在一个氢键结构，作用距离较长，分子间相互作用能较小；结构（b）中存在着两个O-H???O氢键结构，且作用距离较短，因此分子间相互作用能比（a）结构大很多。丙酸根与黏土分子作用时，分子间作用距离缩小为1.470?，仅比O和H之间的共价键稍长一些，分子间作用强度达-24.35 kcal/mol，这超出了典型氢键的作用范围，说明除了氢键作用的存在外，两者之间还存在强烈的静电吸引作用。这表明，丙酸分子在黏土表面的吸附与其水解程度有关，当丙酸分子水解为丙酸离子时，由于其强烈的负电性，使得与黏土的相互作用由单一的氢键作用转变为氢键和静电的作用，从而使作用能更强。此结果表明在聚丙烯酸分子中，羧酸的水解程度越大，在黏土表面的吸附作用会越强烈。