种晨阳

（西安邮电大学理学院，陕西 西安710121）

水合硅酸分子是硅酸盐系列中的一部分，属于简单的小分子类别，为了能够进一步实现硅酸盐材料的设计，需要在聚硅酸分子聚合后，研究水合硅酸分子的电子结构[1]。目前，理论上可以使用半经验方法进行计算，还可以使用小基础从头算计算水合硅酸分子的电子结构。为了研究基集效应，应使用百分比基础集（例如最小基础和扩展基础）进行计算，通过深入研究确定计算方法。

1 水合硅酸的形成

中国铝土矿具有高硅、高铝的特点，高品位铝土矿每天都在消耗，因此，寻找对钠和硅渣更经济的处理方法变得非常迫切，钠硅渣经湿法加工，制成硅向水合硅酸的转化是研究的热点和难点[2]。例如高压水化学法，主要技术路线是将硅转化为水合硅酸或水合榴石，形成的含硅化合物少于碱和氧化铝，其中氧化铝回收率约为70%，碱的回收率大于80%。

2 水合硅酸分子电子结构的从头算方法

水合硅酸分子电子结构的从头算方法可以使用GAMFSS程序分析水合硅酸分子，通过电子结构的计算，可以确保基数采用了STO-GTO系统。从头算就是分别在最小基中选择了STO-3G与STO-6G，通过选择分组可以扩展基础组，在分裂价基中选择3-21G、6-21G与6-31G，然后在解析能量梯度方法的分子优化系统平衡几何构型，最后在扩展基中选择6-31G*与6-31G**，使用构型阶段交互方法和系统能源进行校准控制，主要控制分子轨道图并确定分子轨道能级的变化，通过激发态能量可以对总能量和分子轨道等方面讨论分子系统的基集效应。……