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Li2SO4溶液中离子间的缔合相互作用:基于密度泛函理论和分子动力学模拟的研究 总被引：1，自引：1，他引：0
基于密度泛函理论,使用B3LYP/aVDZ方法对[Li_2SO_4(H_2O)_n]~0(n=0~10、18)水合团簇的结构和性质进行了系统地研究,并结合Car-Parrinello分子动力学(CPMD)模拟了不同浓度的Li_2SO_4溶液结构,目的在于理解在Li_2SO_4溶液中离子间缔合相互作用及可能存在的物种。研究发现,对于[Li_2SO_4(H_2O)_n]~0(n=0~10、18)水合团簇,双配位单齿螯合接触离子对结构比双配位双齿螯合接触离子对结构更稳定,溶剂共享离子对结构最不稳定。同时,CPMD模拟结果表明,在3.09和3.17 mol/kg的Li_2SO_4溶液中,双配位单齿螯合接触离子对结构仍然是主要物种。以上结果表明在饱和的Li_2SO_4溶液(3.16 mol/kg)中,Li~+和SO_4~(2-)离子间的相互缔合作用主要以双配位单齿螯合接触离子对结构的物种存在,而具有双配位双齿螯合离子对结构的物种占少数,溶剂共享离子对结构几乎不存在。 相似文献
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由密度泛函理论(DFT)和扩展X-射线吸收精细结构(EXAFS)光谱研究硫酸镍溶液的微观水合结构。对硫酸镍水合团簇[NiSO4(H2O)n]0 (n=1-12) 的结构优化和能量计算采用DFT计算中的B3LYP方法进行。对于每一个团簇尺寸尽可能考虑所有初始构型，并以此确定能量最低结构。 DFT计算结果表明，在[NiSO4(H2O)n]0团簇中六配位结构的Ni2+为稳定构型. 水合能计算结果表明，当水合团簇尺寸较小时(n≤5),六配位直接接触离子对(CIP)为稳定构型；而当6≤n≤10时, 溶剂共享离子对 (SSIP)为稳定结构。随着团簇尺寸的增加，当n≥11时，x个水分子分割离子对 (xSIP, x是Ni2+和SO42-之间的水分子数目，且x≥2)为稳定构型。对 NiSO4溶液和NiSO4?6H2O进行EXAFS实验，结果证实Ni2+第一水合层是由六个水分子形成的稳定八面体结构，且当 NiSO4溶液浓度从0.70 mol/L到2.22 mol/L(近似饱和溶液)并未发现CIP构型。Ni-O距离和配位数(CN)分别是 2.040±0.020 ? 和6.0±1.0，这些结论与[NiSO4(H2O)n]0水合团簇的DFT计算结果一致。 相似文献
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溶液的体积性质是工业生产中常用的控制参数,也是深层海水、盐湖卤水等天然水体系的研究所需要关注的。通过实验测量和Pitzer离子相互作用模型相结合的方法研究了283.15～323.15 K下MgCl_2-CaCl_2-H_2O混合溶液在不同离子强度(I=4.5,9.0,13.5 mol·kg~(-1))下的体积性质,包括混合溶液的密度、表观摩尔体积和超额体积,并用Pitzer离子相互模型拟合了MgCl_2-CaCl_2-H_2O混合溶液的体积参数。模型的密度计算值和实验值的差值均在±4×10~(-3) g·cm~(-3)以内,表明模型的计算值和实验值吻合良好。 相似文献
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运用密度泛函理论(DFT)在ωB97XD/gen (O、H元素Aug-cc-PVDZ; Rb元素Lanl2DZ)基组水平上研究了[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇的结构和光谱学性质。研究结果表明,通过分析气相和液相中的稳定能以及水合团簇可知,稳定构型出现在8配位的团簇中。第一配位层水分子数为8时形成Rb~+第一近似饱和水合层。此外,拉曼光谱显示[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇中O-H伸缩振动峰随着水分子数增加发生移动和加宽,Rb~+发生水合时,O-H对称和非对称伸缩振动发生红移,随着水合数的增多,频率蓝移。此外,文中对拉曼光谱中O-H振动的频率位置结合团簇结构进行了说明。 相似文献
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《盐湖研究》2021,(2)
离子在离子液体/水溶液二元系统中的电迁移行为在很多领域受到了越来越多的关注。本文通过研究不同条件下离子液体离子在电极液中的浓度变化,系统地研究了电极溶液酸—碱度,电极溶液中电解质浓度以及离子液体中溶解LiN (CF_3SO_2)_2与否对[C_6MIm]~+离子电迁移的影响。总的来说,随着电流的增加,[C_6MIm]~+离子向阴极水溶液的迁移量随之增加,向阳极水溶液的迁移量随之减少;然而N(CF_3SO_2)~-_2离子向阳极水溶液的迁移量随之增加,向阴极水溶液的迁移量随之减少。当电极溶液为碱性,[C_6MIm]~+离子的迁移量明显减少。在电极溶液中溶入LiN (CF_3SO_2)_2时或者将LiN (CF_3SO_2)_2溶入离子液体时,[C_6MIm]~+离子的迁移量也明显受到抑制。 相似文献
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Cs+水合结构的密度泛函理论计算研究 总被引：1，自引：1，他引：0
基于密度泛函理论在ωB97XD/gen def2-tzvp基组水平上对[Cs(H_2O)n]~+(n=1～15)水合团簇结构的振动光谱进行了研究。研究表明,随着水分子数的增加,在气相和液相中,八配位的Cs~+水合团簇是最稳定的;随着水分子数的增加,Cs-O键长增大,Cs~+上的电荷密度减小。当水分子数大于11时,Cs-O键长和Cs~+上的电荷密度变化很小。O(H_2O)-O(H_2O)距离、∠O(H_2O)-Cs-O(H_2O)°统计结果表明,15个水分子足以形成Cs~+的近似饱和水合层。此外,红外光谱显示[Cs(H_2O)n]~+水合团簇中O-H伸缩振动随着水分子数的增加而发生变化,由此可以作为鉴别水合层位置的一种参考方法。 相似文献
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基于密度泛函理论,采用ωB97XD方法和6-311++G(d,p)基组,系统研究了[K(H2O)n]+,[NO3(H2O)n]-和KNO3(H2O)n水合团簇的结构和性质;并结合经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场以及SPC/E水模型模拟了不同水盐比(WSR) KNO3溶液,目的在于深入理解KNO3溶液中K+和 NO-3的微观水合结构,以及K+-NO-3离子间缔合作用特征。研究发现,对于KNO3(H2O)n (n=6,8,10和12)水合团簇,K+第一水合层稳定结构为四、五和六水合结构,其中五水合结构最稳定。K+和NO-3主要以溶剂共享离子对形式存在。随着团簇尺寸减小,直接接触离子对(CIP)物种出现。同时,分子动力学模拟证实KNO3溶液中形成了直接接触K+-NO-3离子对,且随着溶液浓度增加,CIP物种形成需越过更大能垒。以上结果表明在KNO3稀溶液中主要存在物种为水合K+和NO-3,随浓度增大,单齿直接接触离子对(MCIP)逐渐出现。在高浓溶液或过饱和溶液中,K+-NO-3离子缔合主要以单齿CIP和少量双齿CIP结构存在。 相似文献
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用合成的水合四硼酸钾和偏硼酸钾晶体,配制一系列溶液,研究了pH与浓度变化的关系,并计算硼酸根离子的摩尔分数-浓度(δ-c)关系图。用拉曼光谱方法研究四硼酸钾和偏硼酸钾溶液,给出其拉曼光谱图,并对各峰进行了归属。研究表明,四硼酸钾溶液中存在的物种主要有[B4O5(OH)4]2-、[B3O3(OH)4]-和[B(OH)4]-,而其它物种所占摩尔分数很小;在偏硼酸钾水溶液中,[B(OH)4]-占绝大多数,有很少量H3BO3、[B4O5(OH)4]2-和[B3O3(OH)4]3-。硼酸盐离子浓度越低,越容易水解为聚合度较低的简单物种。 相似文献
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本文用密度泛函理论在WB97XD/gen def2-tzvp基组水平上对[Cs(H2O) n] +(n=1-15)水合团簇结构的振动光谱进行了研究。研究表明,随着水分子数的增加,在气相和液相中,8配位的Cs+ 水合团簇是最稳定的;随着水分子数的增加,Cs-O键长增大,Cs+上的电荷密度减小。当水分子数大于11时,Cs-O键长和Cs+上的电荷密度变化很小。O(H2O)-O(H2O)距离、∠O(H2O)-Cs-O(H2O)°统计结果表明,15个水分子足以形成Cs+的近似饱和水合层。此外,红外光谱显示[Cs(H2O)n]+水合团簇中O-H伸缩振动随着水分子数的增加而发生变化,由此可以作为鉴别水合层位置的一种参考方法。 相似文献
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以0.004~0.80 mol.L-1的Na2SO4溶液为交换介质,测定了层状复合氢氧化物(LDH)[Mg4.7Al(OH)11.4]Cl0.96(OH)0.04.7.9H2O在超声条件下的离子交换容量和交换平衡常数。结果显示层间Cl-离子的最大交换容量为1.497 mmol.g-1,OH-离子的最大交换容量为0.026 8 mmol.g-1,交换平衡常数pK值为3.65;固相的XRD、IR及BET-N2表征显示交换反应后SO42-的Td对称性降低,LDH的晶胞参数c和通道高度h增大,结晶度下降,微晶的层间吸附活性降低,微孔吸附容量减小。 相似文献
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LIU Hong-yan ZHU Fa-yan ZHOU Yong-quan WANG Guang-guo FANG Yan ZHANG Wen-qian HAN Li 《盐湖研究》2019,27(2):53-68
The microhydration structure of nickel sulfate aqueous solution has been determined via density functional theory( DFT) calculation and extended X-ray absorption fine structure( EXAFS) spectroscopy. The geometric optimization and energy calculation of nickel sulfate hydrated clusters of the molecular formula [NiSO_4( H_2 O)_n]~0( n = 1-12) were determined via DFT using the B3 LYP method. Several possible initial structures were considered for clusters of each size to locate the equilibrium geometry.Based on the DFT calculation,the favorable structure of Ni~(2+)includes the six-coordinated form of [NiSO_4( H_2 O)_n]~0 clusters. The results of hydration energy calculation suggest that the six-coordinated contact ion pair( CIP) is the stable configuration for small hydration clusters( n≤5),while the solventshared ion pair( SSIP) represents the favorable structure for medium hydration clusters( 6≤n≤10).The solvent is separated by x water molecules( xSIP,x ≥2 is the number of water molecule between Ni~(2+)and SO_4~(2-)) in larger hydration clusters( n≥11). The EXAFS analysis of the NiSO_4 aqueous solutions and NiSO_4·6 H_2 O solid established that Ni~(2+)was surrounded by six water molecules tightly forming an octahedral structure in the first hydration shell,and no CIP was found from 0. 70 mol/L to 2. 22 mol/L( near saturation). The Ni-O distance and coordinated number were 2. 040 ± 0. 020 ? and 6. 0 ± 1. 0,respectively. These results are consistent with the DFT calculations for [NiSO_4( H_2 O)_n]~0 clusters. DFT and EXAFS are powerful techniques that can be used to enhance the resolution of NiSO_4 solution microstructure. 相似文献
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在HCl In2 (SO4) 3 H2 O体系中 ,溶液表观总离子强度恒定为I=0 2、0 4、0 6、0 8、1 0、1 5mol·kg-1,硫酸铟在溶液中的表观离子强度分数恒定为yB =0 0 0、0 1 0、0 2 0、0 3 0、0 5 0和 0 70条件下 ,应用经典的电动势方法测定无液体接界电池 (A)在 2 78 1 5～ 3 1 8 1 5K温度范围内的电动势 :Pt,H2 (1 0 1 3 2 5kPa) |HCl(mA) ,In2 (SO4) 3 (mB) ,H2 O|AgCl Ag (A)根据测得电池 (A)的电动势数据 ,考虑到该体系存在硫酸的二级解离 ,应用数学迭代方法确定平衡体系氢离子的浓度 ,进而确定了混合溶液中HCl的活度系数γA。结果表明 ,HCl的活度系数服从扩展的Harned规则。 相似文献
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《盐湖研究》2000,(4)
用锂离子选择电极和经典 Ag- Ag Cl电极测定了 2 98.15K下 L i Cl- Li2 B4 O7- H2 O体系中离子强度范围为 0 .0 1～ 2 .50 mol· kg-1,不同 Li2 B4 O7离子强度分数的 L i Cl的平均活度系数。由实验数据 ,用迭代法及多元线性回归法 ,求取了 L i2 B4 O7的化学计量离解平衡常数 Km,热力学离解平衡常数 K及 Pitzer离子作用参数 ,并与实验值比较标准偏差为 0 .0 50 0。同时该实验结果在 0 .0 1- 0 .50 mol·kg-1离子强度范围内与 2 98.15K下 L i Cl- L i2 SO4 - H2 O体系 L i Cl平均活度系数的变化趋势进行了比较 ,得到 L i Cl在 Li2 B4 O7介质中平均活度系数随 Yb的增大而增大 ,而在 L i2 SO4 介质中则减小 相似文献
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用等压法研究了273 15K下LiCl-Li2B4O7-H2O体系中纯盐水溶液(离子强度范围为LiCl0 2046～2 5055mol·kg-1,Li2B4O70 1295～0 3700mol·kg-1)以及混合盐水溶液(离子强度范围为0 0931～2 4911mol·kg-1)渗透系数和水活度;计算了LiCl-Li2B4O7-H2O体系的饱和蒸汽压,获得饱和蒸汽压、渗透系数随离子强度的变化规律。用实验数据以最小二乘法求取了LiCl和Li2B4O7纯盐参数及体系的混合盐参数,拟合的标准偏差分别为0 0077和0 026。用该模型计算的渗透系数值与实验结果取得合理的一致。同时研究结果与273 15K下LiCl-Li2SO4-H2O体系的渗透系数随离子强度变化的规律作了比较。本研究对完善低温下含锂、硼盐湖卤水体系的热力学模型和盐湖资源的综合开发利用具有重要意义。 相似文献
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用等压法研究了Li2SO4-Li2B4O7-H2O体系的Li2SO4和Li2B4O7纯盐水溶液(离子强度范围分别为0.3577~5.6378 mol.kg-1及0.1747~2.4497mol.kg-1)及混合盐水溶液(离子强度范围为0.3118~5.5248mol.kg-1)的渗透系数,并获得了该体系渗透系数随离子强度的变化规律。用实验数据以最小二乘法求取了Li2SO4和Li2B4O7的纯盐参数及混合盐参数,拟合的标准偏差分别为0.0072和0.0188。用Pitzer模型计算的渗透系数与实验值结果取得一致,表明该模型能够较好的描述25℃下Li2SO4-Li2B4O7-H2O体系的热力学性质。实验对完善含锂、硼盐湖卤水体系的热力学模型和盐湖资源的综合开发具有重要意义。 相似文献
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超旱生植物红砂与珍珠光合生理生态日变化特征初探 总被引：9，自引：3，他引：6
超旱生植物红砂与珍珠长期生活在严酷的生境中,形成了独特的生物学特性和生理生态适应性。在自然条件下研究了两种超旱生植物的光合生理生态日变化特征。结果表明,红砂和珍珠光合作用受环境变化影响明显,具有一定的可塑性:①在土壤含水量（SWC）、光、温、湿等条件较好的8月22日,两植物净光合速率（Pn）、蒸腾速率(Tr)日变化呈不明显双峰型。Pn红砂高于珍珠,日平均分别为(7.74±0.79)μmol\5m-2\5s-1 和(5.64±0.75)μmol\5m-2\5s-1;Tr也是红砂高于珍珠,日平均分别为(24.38±3.07)mmol\5m-2\5s-1和(15.41±2.01)mmol\5m-2\5s-1;水分利用效率（WUE）则相反,日平均珍珠大于红砂,分别为0.35 μmol·mmol-1和0.31 μmol·mmol-1。②在SWC、光、温、湿等条件较差的9月28日两植物Pn、Tr日变化呈单峰型,且值明显小于8月22日,而WUE则高于8月22日。通过对两种超旱生植物小枝水势、叶片气孔导度及叶绿素荧光参数生理特性变化的分析,得出两植物光合作用受到气孔和非气孔等多种环境及自身因子的影响。 相似文献