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Revisiting the Structure of Calcined and Hydrated AlPO‐11 with DFT‐Based Molecular Dynamics Simulations**

分子动力学 八面体 密度泛函理论 化学 结晶学 分子 对称(几何) 晶体结构 进动 粘结长度 从头算 直线(几何图形) 煅烧 化学物理 计算化学 物理 凝聚态物理 几何学 催化作用 有机化学 生物化学 数学
作者
Michael Fischer
出处
期刊:ChemPhysChem [Wiley]
卷期号:22 (20): 2063-2077 被引量:14
标识
DOI:10.1002/cphc.202100486
摘要

Published crystal structures of the AEL-type aluminophosphate AlPO-11 in its calcined form (space group Ima2 ) show some peculiar features, such as unusually short Al-O and P-O bonds and near-linear Al-O-P angles. Although experimental evidence for the presence of dynamic disorder was presented, the nature of the associated distortions remained unresolved. In this study, ab initio molecular dynamics (AIMD) calculations in the framework of density functional theory (DFT) were employed to study the dynamic behaviour of this zeotype. At 100 K, static local distortions that break the Ima2 symmetry are present in the time-averaged structures computed from the AIMD trajectories. At 300 and 500 K, the time-averaged structures approach Ima2 symmetry. Although shortened Al-O and P-O bonds and near-linear Al-O-P angles were found in the average structures, an analysis of radial and angular distribution functions confirmed their absence in the instantaneous structures. This deviation is due to a precession-like motion of some oxygen atoms around the Al-P connection line, which moves their time-averaged positions closer to this line. In hydrated AlPO-11, some of the water molecules are coordinated to framework Al atoms, leading to an octahedral coordination of 1/5 of the Al sites. DFT optimisations and AIMD simulations on partially hydrated models delivered evidence for a preferential adsorption at the Al1 site. No dynamic disorder was observed for the hydrated form.
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