硫化铜矿物表面弛豫与结构重构

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

硫化铜矿物表面弛豫与结构重构

黄铜矿是一种典型的晶体矿物，矿物破碎过程中，生成的新鲜表面与晶体内部结构有关，但又与晶体内部结构具有明显差别，这种差别是表面形成瞬时发生的表面弛豫造成的。黄铜矿的这种表面弛豫和重构对浮选表面性质具有重要的影响。

文书明和邓久帅采用原子力显微镜获得了黄铜矿表面的三维微观结构拓扑图

和表面电子云分布二维拓扑图。AFM 分析结果发现黄铜矿表面原子的纵向和横向排列与晶体内部相比发生了变化。纵向上，铜、铁和硫原子相对于原来的位置发生了位移，即发生了表面弛豫，弛豫的结果使得硫原子位于表面的最外区域。X 射线光电子能谱结果也表明黄铜矿表面硫原子含量大于晶体内部硫原子含量，形成了富硫表面。横向上，AFM 图谱显示原子间距不规则，表面发生了重构，重构的结果使两个或更多个原子靠近，形成原子聚集体。采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法，对晶胞进行几何优化，结果表明(0 01)面表面原子排布变得不规则，表面硫原子沿z 轴轴向外移，铜硫键和铁硫键键长增加，模型z 轴方向值增加，晶胞体积膨胀，表面发生弛豫，晶体结构发生重构。

de Lima 等人研究了黄铜矿(0 01)面的重构性质及其水分子在表面的吸附作用。研究表明重构后形成了键长为2.23 乘以10-10 的硫化物二聚体。并形成了金属原子面与硫原子面交错。研究了不同吸附位置的水分子与弛豫表面的相互作用和水分子的解理机制。对于(0 01)面的富硫表面，水分子最容易吸附在铁原子上。在(0 01)面的金属层，没有发现势能面的最低点，水分子更容易与硫原子形成氢键。水分子与表面的吸附特性表明表面疏水性质。

硫化铜矿物的表面化学性质对矿粒的可浮性影响至关重要且作用过程复杂。