《微波加熱銳鈦礦及其向金紅石轉變的微觀機理分析》是依託昆明理工大學，由萬潤東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微波加熱銳鈦礦及其向金紅石轉變的微觀機理分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：萬潤東
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微波冶金的套用非常廣泛，因為微波加熱相對於傳統加熱方法有快速、均勻性強及環保等優點。但在實際套用中，以微波燒結物料為例，都要對每一種物料的尺度以及加熱時間進行摸索，導致資源的浪費。因此，理論上對微波煅燒物料的理解具有指導意義。本項目擬從分子動力學從物理微觀機制出發，研究銳鈦礦粉末及其向金紅石的轉變在微波電磁場下的升溫及相變行為。從Maxwell方程出發得出粉末中原子的勢能表達式，求得勢能大小，導出每個原子在任意時刻所受作用力，根據從牛頓第三定律導出的位置或速度算法（常用的Verlet算法），得到每個原子的運動軌跡（包括位置和速度），可求出粉末的系統所有原子群體特性：溫度、相變溫度、動能、勢能及徑向分布函式等等。而這些物理量可測出，其中溫度更是體現了微波加熱的效果，相變溫度已經知道，因而可和實驗對照。綜上所述，項目對微波加熱導致銳鈦礦向金紅石的相變研究有指導意義，同時加深對微波加熱理論的理解
結題摘要
利用高斯型軌道密度泛函理論，我們分別計算了銳鈦礦和金紅石板塊晶體的晶格常數等晶體結構參量和總能量。第一性原理計算得到的總能量就是經典分子動力學中的勢能。利用總能量之差，我們得到從銳鈦礦向金紅石相變所需能量，給微波加熱銳鈦礦轉化為金紅石提供了理論基礎。利用膺勢平面波密度泛函，我們計算了銳鈦礦摻雜不同濃度的採用摻雜改性的方法分別就非金屬元素、過渡金屬元素、濃度進行單因素實驗計算，最終得出過渡金屬元素與非金屬元素共摻雜銳鈦礦型TiO2的最優濃度和能量，為微波加熱改性提供了理論基礎。利用高斯型軌道密度泛函理論，我們計算了金紅石（001）和（110）表面，我們發現從表面能的角度出發，（110）表面比（001）表面更穩定，同時通過計算總能量之差，我們得到在一定溫度下，金紅石（001）表面可能更穩定，就是說我們可用微波加熱的方法得到（001）表面。 基本完成預定目標。 發表SCI論文6篇，另外有1篇投Computation Physics Communication，還有1篇Nature Communication編輯認為適合Nature Scientific Reports，已投。 能隙；密度泛函；勢能；銳鈦礦摻雜；微波加熱；金紅石表面
