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层状双羟基阴离子粘土俗称水滑石(LDHs),它具有特殊的结构和性质；铜是常用的催化活性组元,故含铜LDHs及其衍生物被广泛用在各种催化反应中。本文利用密度泛函理论深入探讨了含铜水滑石的微观结构性质。铜镁铝三元水滑石的姜泰勒效应：通过模拟不同含铜量的三元水滑石(CuxMg3-xAl-LDHs,x=0-3)的微观结构,深入分析各体系的结构参数、氢键、Mulliken电荷布居、结合能等,总结出体系中的姜泰勒效应和结构稳定性规律。结果表明,姜泰勒效应不仅存在于d轨道未排满的Cu2+中,在p轨道未排满的Mg2+中也可能存在,且未饱和的d、p轨道共同影响着金属离子姜泰勒畸变的大小。在CuxMg3-xAl-LDHs(x=0-3)中,铝八面体和镁八面体分别以稳定的拉长的八面体形式存在。而随着Cu2+的增加,铜八面体逐渐从压扁的八面体向稳定的拉长的八面体形式转变,体系获得了逐渐增多的姜泰勒稳定化能。总体上,随着Cu2+的增加,体系中姜泰勒效应导致的畸变使主客体间的氢键和静电作用力均有减弱趋势,且体系的结合能绝对值逐渐减小,故体系稳定性下降。这有助于从理论上进一步认识含铜水滑石的姜泰勒效应。二价金属离子对含铜水滑石结构稳定性的影响：通过构建不同的二价金属离子(M2+=Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cd2+, Ni2+, Co2+)部分取代铜离子形成CuM2Al水滑石的周期性模型,基于密度泛函理论(DFT),用CASTEP程序模块对周期性模型进行几何全优化和性质计算,通过分析各体系的结构参数、电子排布、Mulliken电荷布居、氢键、结合能,总结出含铜水滑石体系结构的稳定性规律。计算结果表明,在CuM2Al-LDHs体系中,主客体间作用力对层板厚度的影响占主要因素；M离子对中心三价铝离子的影响较小,对二价铜离子的影响较大,其中价电子均匀排布的M离子对铜的畸变影响小于价电子不均匀排布的M离子。另外在价电子均匀排布的CuM2Al-LDHs体系中,主客体间的静电作用力和氢键强度逐渐增强。总体上,随着M离子周期数的增加,体系的畸变角增大,结合能绝对值逐渐减小,体系的稳定性下降。价电子不均匀排布的CuCo2Al-LDHs体系的稳定性最差。这有助于从理论上更好地认识含铜水滑石的合成规律。理论研究不同中心三价阳离子对含铜水滑石的微观结构和性质：用密度泛函理论-赝势平面波法优化计算Mg4Cu2M2(OH)16(NO3-)2(M=Al3+, Ga3+, Cr3+, Fe3+, Co3+),分析各体系的结构参数、电子轨道排布、Mulliken电荷布居、氢键、结合能,总结出含铜水滑石体系结构的稳定性规律。在CuMg2M-LDHs,氢键对层板厚度起决定性作用；不同三价中心离子形成的水滑石晶型都较好,当M为主族元素离子时(Al3+、Ga3+)的主客体间的静电作用力大于M为副族时(Cr3+,Fe3+和Co3+),同时在CuMg2M-LDHs中存在着复杂的氢键网络O-H…O和O-H…N。在CuMg2M-LDHs体系中,当M为主族离子(Al3+、Ga3+)和副族离子(Cr3+、Fe3+和Co3+)时,体系的静电力和结合能均随着周期数或族数的增加而下降,主客体距离增大。总之,当中心为主族的三价金属离子的稳定性大于副族的三价金属离子的稳定性。