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摘要
磁铁矿中出现的杂质元素及其赋存形式具有很好的环境指示意义。Si是磁铁矿中常见的杂质之一，尽管Si与Fe在离子半径、化合价、置换能量效应等方面均存在较大差别，但无论磁铁矿的原位成分数据还是湿法化学分析数据均表明，磁铁矿中含有一定数量(热液环境中生成的磁铁矿晶体的SiO2的质量分数可达6.19%)的Si。为探究Si在磁铁矿中是否能稳定存在及其具体存在位置，在VASP中建立Si在磁铁矿中不同位置的模型，然后利用密度泛函理论第一性原理计算Si在磁铁矿晶体中不同位置的形成能，以此判断Si在磁铁矿晶体中的稳定性。结果表明，Si替代磁铁矿八面体中心的Fe的掺杂形成能为-4.13 eV,替代四面体中心的Fe的掺杂形成能为-3.85 eV。值得注意的是，1个磁铁矿原胞内2个Fe3+(四面体中心)全部被Si替代的形成能为-8.87 eV。从掺杂形成能的角度来看，Si在磁铁矿四面体及八面体的中心位置均可存在，但Si代替四面体中心位置的全部Fe3+得到的结构最稳定。
