晶格缺陷對黃鐵礦晶體電子結(jié)構和浮選行為影響的第一性原理研究.pdf

1、錫、鉈和鉛雜質(zhì)使黃鐵礦由p型半導體變?yōu)閚型半導體；硫空位、銅、鋅、銀、金、錫、鉈和鉍雜質(zhì)使帶隙增大，鐵空位、鈷、鎳、鉬、釕、鈀、鉑、錫、砷、銻、硒和碲雜質(zhì)使帶隙變小，而鎘和汞雜質(zhì)對帶隙幾乎沒有影響。晶格缺陷引起能帶結(jié)構中出現(xiàn)缺陷能級。鎳、銅、鉬、金、銀和砷雜質(zhì)對黃鐵礦的磁性產(chǎn)生了影響。除鎘、汞、釕、硒、碲和鋅雜質(zhì)對吸收帶邊影響不大外，其余雜質(zhì)使黃鐵礦的吸收帶邊發(fā)生了紅移，特別是金和銀雜質(zhì)使黃鐵礦的吸收系數(shù)增加了兩個數(shù)量級。
　　

2、 (2)晶格缺陷對黃鐵礦(100)表面電子結(jié)構和性質(zhì)的影響
　　 黃鐵礦(100)面經(jīng)歷了較小的弛豫，表面未發(fā)生明顯的重構現(xiàn)象；表面具有似金屬特征和吸收電子的能力。費米能級附近的表面態(tài)主要由鐵原子貢獻，表面鐵原子為氧化還原反應的活性點。鐵、硫空位及鈷、鎳、銅和砷雜質(zhì)缺陷的存在使表面出現(xiàn)了明顯的表面態(tài)，并且使黃鐵礦表面導電性增強。理想黃鐵礦表面上的五配位的鐵為低自旋態(tài)，表面鈷和砷被預測為自旋極化態(tài)，表面鎳和銅被預測為低自旋態(tài)。

3、r>　　 (3)晶格缺陷對氧分子在黃鐵礦(100)表面吸附的影響
　　 氧分子在黃鐵礦表面以一個氧原子與一個表面硫原子而另一個氧原子與一個表面鐵原子共價成鍵化學吸附在理想黃鐵礦表面上；氧分子完全解離，氧與鐵之間形成d→p反饋鍵，硫-氧鍵長接近硫酸根中的硫-氧鍵長，此外鐵和氧原子由低自旋態(tài)變?yōu)樽孕龢O化態(tài)。鐵空位使氧分子在表面的吸附減弱，而硫空位極大地增強了氧分子在表面的吸附；氧分子在含鈷雜質(zhì)的表面為弱化學吸附，而在鎳和銅雜質(zhì)的表

4、面為物理吸附，砷雜質(zhì)使氧分子在黃鐵礦表面的吸附增強。氧在鐵空位表面吸附前后沒有發(fā)生自旋，而在硫空位表面上與氧原子以及與氧成鍵的鐵原子都由低自旋態(tài)變?yōu)樽孕龢O化態(tài)。被氧化后的鈷和砷由吸附前的自旋極化態(tài)變?yōu)榈妥孕龖B(tài)，而表面的鎳和銅被氧化后依然為低自旋態(tài)。
　　 (4)晶格缺陷對黃藥分子在黃鐵礦(100)表面吸附的影響
　　 黃藥分子首先以兩個硫原子吸附在表面鐵位形成較強的化學吸附，然后形成雙黃藥，氧在其中起促進反應繼續(xù)的作用；

5、甲雙黃藥分子以較弱的化學吸附方式吸附在黃鐵礦表面上。甲黃藥在含有鐵空位缺陷表面為非常弱的化學吸附，硫空位缺陷對甲黃藥的吸附影響不大；鈷和砷雜質(zhì)使甲黃藥在黃鐵礦表面的吸附增強，而鎳和銅雜質(zhì)使甲黃藥在黃鐵礦表面的吸附減弱。
　　 (5)晶格缺陷黃鐵礦(100)表面銅活化的影響
　　 銅通過吸附在表面硫原子上實現(xiàn)對黃鐵礦的活化，銅失去電子給黃鐵礦表面帶而正電荷?？瘴蝗毕莘浅Ｓ欣阢~活化；鈷、銅和砷雜質(zhì)有利于銅對黃鐵礦的活化并且

6、對銅活化黃鐵礦的影響相似，而鎳雜質(zhì)對銅活化黃鐵礦沒有影響。
　　 (6)晶格缺陷對抑制劑分子在黃鐵礦(100)表面吸附的影響
　　 研究了鐵、硫空位及鈷、鎳、銅和砷雜質(zhì)缺陷對氫氧根、羥基鈣、氰化物和硫氫根分子在黃鐵礦(100)表面吸附的影響。氫氧根分子中的氧原子與表面鐵原子鍵合化學吸附在黃鐵礦表面上，羥基鈣分子以鈣吸附在穴位、氫氧根中的氧原子與表面鐵原子鍵合化學吸附在黃鐵礦表面上。氫氧根和羥基鈣的吸附都會阻礙黃藥的吸附，

7、此外，對于羥基鈣，鈣吸附在穴位后覆蓋住部分表面硫原子，造成石灰抑制過后的黃鐵礦難以活化。氫氧根從黃鐵礦表面獲得電子，而羥基鈣失去電子給黃鐵礦表面，阻礙黃鐵礦的氧化和雙黃藥的形成。鐵空位不利于氫氧根的吸附，硫空位非常有利于氫氧根吸附，而鐵空位和硫空位都有利于羥基鈣的吸附；銅和鎳雜質(zhì)使氫氧化鈉對黃鐵礦的抑制減弱，特別是對含銅雜質(zhì)的黃鐵礦抑制最弱，而鈷和砷則對氫氧化鈉的抑制沒有影響；鈷、鎳和銅雜質(zhì)將使石灰對黃鐵礦的抑制減弱，而砷雜質(zhì)使石灰對黃

8、鐵礦的抑制增強。
　　 氰化物分子以碳吸附在鐵位化學吸附在黃鐵礦表面上，阻礙了黃藥在表面的吸附。碳與鐵之間形成d→p反饋鍵。氰化物分子吸附將會促進黃鐵礦表面的氧化。鐵空位、鎳和銅雜質(zhì)使氰化物對黃鐵礦的抑制減弱，而硫空位、鈷和砷雜質(zhì)增強了氰化物對黃鐵礦的抑制。此外，硫空位以及砷和鈷雜質(zhì)更能促進氰化物吸附后黃鐵礦的氧化。
　　 硫氫根分子以化學吸附方式吸附在黃鐵礦表面上，硫原子與表面鐵原子鍵合，減少了黃藥在表面的吸附活性鐵位