Спектроскопия и физика атомов и молекул

Трансформация валентных колебаний Si-O смектита под действием адсорбированных молекул CaSO$_4$ и H$_2$O

А. В. Морозов, А. Г. Кочур, В. Л. Шаповалов, М. В. Окост, В. А. Явна

Ростовский государственный университет путей сообщения, 344038 Ростов-на-Дону, Россия

Аннотация: Экспериментально и теоретически исследованы спектральные свойства смектита и его смеси с алебастром (строительным гипсом) при низкой влажности. Исследованы положение и интенсивность полос инфракрасных (ИК) спектров в диапазоне волновых чисел 800–1250 сm$^{-1}$, определяемых валентными колебаниями Si–O. Для интерпретации экспериментальных результатов, полученных методом НПВО, использованы теоретические методы, базирующиеся на подходе теории функционала плотности (ТФП) с обменно-корреляционным потенциалом XLYP в кластерном приближении для поверхности смектита. В результате расчетов определено оптимальное положение молекул CaSO$_4$ и H$_2$O вблизи базальной поверхности. Рассчитаны волновые числа и интенсивности компонентов ИК спектров кластеров. Для определения формы полос валентных колебаний воды соответствующие компоненты представлены гауссовыми кривыми и просуммированы с ширинами, оцененными из эксперимента. Теоретические исследования объяснили обнаруженные спектральные трансформации полос (изменения волновых чисел и интенсивностей), возникающие при модификации свойств поверхностей частиц смектита и при изменении влажности образцов. Достигнутое согласие в положении и форме экспериментальных и теоретических полос подтверждает адекватность теоретического описания модификации свойств и гидратации смектита.

Ключевые слова: ИК спектр, метод ТФП, модификация базальных поверхностей, кластерный метод, электронная и пространственная структуры.

Поступила в редакцию: 06.06.2023
Исправленный вариант: 13.11.2023
Принята в печать: 28.02.2024

DOI: 10.61011/OS.2024.02.57768.5289-23

Реферативные базы данных:

•