【摘要】 蛭石的结构式为X1.5(Si6.5Al1.5)Mg6O20(OH)4,在蛭石层间加入水分子和ZnSO4,进行模拟。

蛭石的结构式为X1.5(Si6.5Al1.5)Mg6O20(OH)4,在蛭石层间加入水分子和ZnSO4,进行模拟。看起来这个模型非常复杂,对于这类结构如何建立Lammps的data文件呢?这里小编联用VASP、MS、py脚本、packmol、moltemplate、ovitio软件来进行建模。

 

步骤一:

 

找到Si8Mg6O24的结构文件

 

data_global

_chemical_name_mineral 'Vermiculite'

loop_

_publ_author_name

'Gruner J W'

_journal_name_full 'American Mineralogist'

_journal_volume 19

_journal_year 1934

_journal_page_first 557

_journal_page_last 575

_publ_section_title

;

The structures of vermiculites and their collapse by dehydration

;

_database_code_amcsd 0000012

_chemical_compound_source 'Structure results from data of many samples'

_chemical_formula_sum 'Mg3 Si4 (O12 H2)'

_cell_length_a 5.31

_cell_length_b 9.20

_cell_length_c 28.46

_cell_angle_alpha 90

_cell_angle_beta 97.14

_cell_angle_gamma 90

_cell_volume 1379.547

_exptl_crystal_density_diffrn 1.826

_symmetry_space_group_name_H-M 'C 1 c 1'

loop_

_space_group_symop_operation_xyz

'x,y,z'

'1/2+x,1/2+y,z'

'x,-y,1/2+z'

'1/2+x,1/2-y,1/2+z'

loop_

_atom_site_label

_atom_site_fract_x

_atom_site_fract_y

_atom_site_fract_z

Mg1 0.00000 0.00000 0.00000

Mg2 0.00000 0.33333 0.00000

Mg3 0.00000 0.66667 0.00000

Si1 0.39700 0.00000 0.09400

Si2 0.89700 0.16667 0.09400

Si3 0.60300 0.00000 0.40600

Si4 0.10300 0.16667 0.40600

O-H1 0.85800 0.83333 0.03900

O-H2 0.14200 0.83333 0.46100

O1 0.85800 0.50000 0.03900

O2 0.85800 0.16667 0.03900

O3 0.16100 0.08333 0.11500

O4 0.66100 0.08333 0.11500

O5 0.91100 0.33333 0.11500

O6 0.83900 0.08333 0.38500

O7 0.33900 0.08333 0.38500

O8 0.08900 0.33333 0.38500

O9 0.14200 0.50000 0.46100

O10 0.14200 0.16667 0.46100

 

步骤二:

 

替换部分Si为Al,其中两个Al之间不相邻,并修饰OH,使得体系变为(Si6.5Al1.5)Mg6O20(OH)4,用第一性原理方法进行结构优化。

 

步骤三:

将步骤二优化后的结构导入MS中,导出为pdb格式。

步骤四:

编写py脚本处理一下步骤三导出的pdb文件,是的所有的原子坐标均为正数。然后调整一下pdb文件原子归类后的原子编号问题。

 

 

步骤五:

准备SPC.pdb、SO4.pdb、Zn.pdb文件,准备model.inp文件,用packmol软件往蛭石每一个层内添加一定数量的SPC水(7个)、Zn2+(1个)、SO2-(1个)离子

 

步骤六:

准备SPC.lt、SO4.lt、Zn.lt、蛭石.lt(注意把蛭石内的三种O原子区分开)、model.lt文件,运行moltemplate生成model.data

步骤七:

用ovitio打开model.data并扩胞4x2x1,删除6个SO2-以保持电中性,导出的时候注意atom style。

 

建模完成的模型如下图所示:

 

 

红色圈出部分为蛭石,其余为层间孔道。Mg:绿色,Si:卡其色,Al:灰色,O:红色,H:白色,Zn:银色,S:暗黄色。

 

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