Page 21 - Microsoft Word - aref_Korniy_final.doc

19

У п’ятому розділі виконано квантово-хімічні розрахунки геометричної та
електронної структур іонно-модифікованих цеолітів клиноптилолітового типу та їх
синергічних композицій з цинком та кальцієм, а також оцінено їх інгібувальну
здатність на алюмінієвому сплаві.
Досліджено електронні властивості
кластера клиноптилоліту Ze(SiO 2) 116,
який містив 116 атомів, з яких 40 –
кремнію та 76 – кисню. Після квантово-
хімічної оптимізації геометричних
параметрів отримана стабільна структу-
ра кластерів (SiO 2) 116 (рис. 13) та
Ze(SiO 2) 30, в яких не було викривлення
геометрії, зокрема, у 116-атомному
кластері наявна порожнина діаметром
близько 1 нм, яку містять цеоліти.
Для аналізу інгібувальної здатності
синергічної композиції цеоліт– кальцію
(цинку) фосфат на поверхні алюмінієво-
го сплаву розраховано характеристики
взаємодії поверхневих атомів кисню

Рис. 13. Структура 116-атомного кластера клиноптилоліту з іонами кальцію,
клиноптилоліту. цинку, алюмінію та міді, щоб оцінити
електронодонорні властивості адсорбційних центрів, які можуть зв’язувати
гідратовані іони водню, знижуючи кислотність середовища поблизу поверхні металу
і сприяючи захисту від корозії алюмінієвого сплаву.
Розрахунки засвідчили, що вказані іони суттєво впливають на стабільність
кластерів цеоліту Ze(SiO 2) 30, що проявляється, з одного боку, у зміні величини
енергетичної щілини Δ (рис. 14), а з іншого – у суттєвому викривленні геометрії
кластера та в деяких випадках повною
перебудовою його структури. Зі
збільшенням кількості іонів кальцію на , еВ 7 Ze(SiO )
2 30
кластері від одного до чотирьох Ze(SiO ) Ca
2 30
Ze(SiO ) Zn
2 30
монотонно підвищується стабільність 6 Ze(SiO ) H
2 30
Ze(SiO 2) 30, у той час як зв’язування шести
5
іонів кальцію призводить до суттєвого її
зниження, що свідчить про максимальне 4
насичення кластера іонами кальцію без
3
викривлення структури. Під час
зв’язування ж одного або двох іонів 2
цинку з кластером Ze(SiO 2) 30 стабільність 1 2 4 6 n

кластера падає. Зі збільшенням кількості Рис. 14. Залежність величини
зв’язків з іонами цинку його стабільність енергетичної щілини кластера цеоліту
дещо підвищується, однак, суттєво Ze(SiO 2) 30 від кількості та типу зв’язаних
перебудовується структура кластера зі іонів.
зміною енергії зв’язків Si–O на 20…25%.