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报道由硫酸钠水溶液实验径向分布函数通过理论模型计算,解析溶液结构参数的方法。其中包括建立理论结构模型的基本依据,专用KURLVR程序使用和结构参数最小二乘精修,以及高斯多峰拟合等实用方法,最终给出能够阐述溶液本质的微观结构参数。结果表明,硫酸钠溶液中水合Na+有2个水合层,第一水合层Na+-OH2(I)距离为0.243 nm,配位数6.0;第二水合层距离为0.448 nm,配位数为13.3;SO2-4存在第一水合层,SO2-4-H2O距离为0.374 nm,配位数为9.1;水合硫酸根原子团中氧原子与水分子的作用距离和配位数按OS-W(1)、OS-W(2)、OS-W(3)、OS-W(4),距离依次为0.283、0.322、0.375和0.486 nm,配位数除OS-W(2)为12.9,其余都在8左右;除此之外溶液中还存在NaOSO-3接触离子对,Na-S距离为0.348 nm,配位数0.20,与晶体结构比较证实SO2-4以单齿形式配位到Na+;水共享离子对Na+-W-SO2-4中Na-S距离精修为0.491 nm,配位数0.62。精修的R因子为0.16,表明获得了很好的精修结果。 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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采用经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场及TIP4P水模型,研究了300 K温度下无限稀释及1.0 mol/L的RbCl水溶液中Rb~+与Cl~-微观水合结构、水化及离子缔合特征。RbCl溶液中,水分子以氧原子去接近Rb~+,而Cl~-周围的水分子则以其中的一个氢原子去靠近。对模拟轨迹分析,获得了径向分布函数、配位数曲线、取向分布函数、水化因子等微观结构及水化信息。计算得到的Rb~+和Cl~-的第一水合层的水合距离及水合数分别为0.288、0.318 nm和7.30、7.17,对应的水化半径及水化数分别为0.270、0.290 nm和2.37、3.05。在1.0 mol/L的RbCl水溶液中,Rb~+与Cl~-之间存在直接接触和溶剂共享离子对,其Rb~+与Cl~-之间的特征距离分别为0.326和0.522 nm。采用Einstein法计算得到Rb~+和Cl~-的自扩散系数分别为(2.194±0.091 3)×10-5和(2.002±0.074 8)×10-5cm~2/s,计算得到的自扩散系数与实验值吻合很好。 相似文献
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采用分子动力学模拟,研究了西藏拉果错盐湖卤水中阴、阳离子以及水分子间的相互作用行为。以盐湖卤水等温蒸发过程中粒子浓度变化的四个阶段为研究对象,分别计算了不同体系的扩散系数、配位数、均方位移和径向分布函数。计算结果表明,液相浓度越低时,H2O分子对各离子之间的相互作用有抑制作用,液相中离子浓度越高时,SO42-易与CO32-竞争Li+形成离子对,从而影响盐湖卤水中Li+的富集。本文研究结果对盐湖卤水中Li+的迁移行为作出了机理解释,为盐湖卤水提锂的发展奠定了理论基础。 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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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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采用分子动力学(MD)模拟研究了5.55 mol·kg~(-1)氯化钙溶液的微观结构特征,尤其是溶液中高配位Ca-Cl离子团簇的结构与性质,探究了温度对于高配位Ca-Cl离子团簇的影响。结果显示,5.55 mol·kg~(-1)氯化钙溶液中,除形成[CaCl]~+、[CaCl_2]~0离子对外,还存在一些高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇。高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇在5.55 mol·kg~(-1)氯化钙溶液中介稳存在,易解离或进一步缔合形成更大Ca-Cl离子团簇,这可能与溶液中大量未完全水合Ca~(2+)对高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇水壳层的扰动破坏有关。温度升高,氯化钙溶液中Ca-Cl离子缔合增强,但高配位Ca-Cl离子团簇的平均存在时间(t_(av))减小,这表示高温下溶液中Ca-Cl离子团簇频繁地解离与缔合,离子团聚趋势更为显著。本工作观测到的高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇可能是浓氯化钙溶液Ca-Cl离子缔合过程中一种热力学不稳定结构,但这些高配位Ca-Cl离子团簇的形成可能对溶液结晶及相关化学过程产生不利影响。 相似文献
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首先通过水热合成制备了六方隧道结构的WO3,然后再通过两步法将LiV3O8与WO3进行复合,制备成WO3/LiV3O8复合材料。随后采用XRD、SEM、EDS等手段对该复合材料进行了结构表征,并考察了不同复合比例的WO3/LiV3O8电控离子交换(ESIX)性能。实验结果表明,LiV3O8与WO3成功复合,其中WO3 (10%)/LiV3O8 的电化学性能最佳。将WO3 (10%)/LiV3O8 涂覆到预处理好的碳纸上,制备成电活性功能膜,采用ESIX技术在30 mg/L的含Li+溶液中对Li+进行电化学吸附,在电位为-1.0 V(vs. SCE)时吸附容量最大,为14.2 mg·g-1。在三种离子浓度均为0.015 mol/L 的Li+、Mg2+、K+混合溶液中测试了该材料的选择性,Li+/Mg2+和Li+/K+的选择性系数分别为15.88和52.23,五次吸附-脱附循环后,Li+的吸附容量仍能保持初始容量的87.8%。WO3/LiV3O8对Li+吸附表现出较高的吸附选择性,且复合材料具有一定的可重复使用性。 相似文献
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该文为硕士学位论文,于1999年5月在中国科学院青海盐湖研究所完成。该论文进行了过饱和ＭｇＳＯ4水溶液结构的Ｘ射线衍射研究,其溶液的水与盐之比及过饱和度分别是样Ａ为1∶16,11.3%;样Ｂ为1∶17,3.496%。获得了过饱和ＭｇＳＯ4溶液中关于Ｍｇ2 阳离子水合、ＳＯ42-阴离子水合和接触离子对Ｍｇ2 ＳＯ42-形成的进一步的信息;给出了数据组合前后的实验强度图形,极化校正后的实验强度图形,实验与理论的ＳｉＳ曲线,实验与理论径向分布函数曲线。研究结果表明,溶液中的Ｍｇ2 离子周围存在两个水合层,其中第二水合层中的水分子通过氢键与第一水合… 相似文献
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不同浓度的Na2SO4水溶液的拉曼光谱显示了SO42-的四个拉曼活性带:980 cm-1处的SO42-的对称伸缩振动模式v1带,1 106 cm-1处的反对称伸缩振动模式v3带,448 cm-1处的变形振动模式v2带和617 cm-1处的变形振动模式v4带。482 cm-1处的肩膀峰是由于NaSO4-离子对的形成对448 cm-1的v2带的影响而形成的SO42-的一个新的振动峰。浓Na2SO4水溶液中,水共享离子对[Na+.H2O.SO42-]-是主要的离子对物种。随着Na2SO4水溶液浓度的增加,Na+和SO42-的相互作用增强,NaSO4-离子对所占的摩尔分数增加。 相似文献
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The crystal structure of metal borates has been extensively investigated by X-ray and neutron diffraction,but,the structure of aqueous polyborate solutions are still largely unknown.Over the last decade,our group has focused on studying the structure of complex aqueous polyborate solutions of Li,Na,K,Rb,Cs,and Mg using synchrotron radiation X-ray scattering(XRS),EXAFS,Raman,NMR,and DFT,as well as determining the density,conductivity and pH of such solutions.Polyborate species distributions were calculated using pH measurements,and the main species in the solution have been confirmed by NMR and Raman spectra.For alkali-metal metaborates,the dominant species is always B(OH)-4in a wide range of concentration,while the presence of others species is negligible.For alkali metal tetraborates,when concentration is in the extreme low range,only B(OH)3 and B(OH)-4 are present in these solutions.As the total boron concentration increases,B(OH)3 and B(OH)-4 polycondensated to form more complex oligomers.Of them,while B4O5(OH)2-4 in the tetraborate solutions is the main species,B(OH)3,B(OH)-4,and B3O3(OH)-4 are minor species,and B3O3(OH)2-5 and B5O6OH)-4 are present only in negligible amounts.As solution continues to concentrate,B4O5(OH)2-4 eventually becomes the dominant species,which is consistent with the congruent compound M2B4O7·nH2O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) in the system M2O-B2O3-H2O(M=Li,Na,K,Rb,Cs).For alkali metal pentaborates,B(OH)3 and B(OH)-4 are the main species at low concentrations.The species distribution,Raman and NMR spectroscopy results verified that the dominant species in concentrated pentaborate solutions with Li and Na is pentaborate B5O6OH)-4,but it is surprising that the main species with K,Rb,and Cs is always the triborate monoanion B3O3(OH)-4.Although all M[B5O6OH)4]·nH2O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) are all congruent compounds in the system M2O-B2O3-H2O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) ,the main species in aqueous solutions are quite different because of various cation hydration distance(d),hydration number(CN),and configuration,especially charge(Z).For bivalent Mg2+,three borate minerals,namely,Inderite(2MgO·3B2O3·15H2O),Hungchaoite(MgO·2B2O3·9H2O),and Mcallisterite(MgO·3B2O3·7.5H2O),exist in the system MgO-B2O3-H2O at 298K.Inderite is a congruent compound,but Hungchaoite and Mcallisterite are incongruent compounds.The species distribution and Raman spectra demonstrat that the predominant species in all the solutions with magnesium borates is bivalent triborate B3O3(OH)2-5,while the subordinate species are B(OH)-4 at a low B2O3/MgO ratio and B(OH)3at a high B2O3/MgO ratio,and the other anions are negligible,as the high Z of the borate anion must match that of Mg2+.The disappearance of divalent B4O5(OH)2-4 is in agreement with its incongruent nature.The DFT and XRS results showed that tetrahedral Li(H2O)+4(d=0.20 nm,CN=4),octahedral Na(H2O)6+(d=0.236 nm,CN=6),and Mg(H2O)2+6(d=0.210 nm,CN=6) in the first hydration shell belong to Platonic polyhedra.However,K(H2O)+8(d=0.28 nm,CN=8,XRS and DFT),Rb(H2O)+8(d=0.293 nm,CN=7.7-8.2,EXAFS),and Cs(H2O)+8(d=0.320-0.326 nm,CN=7.6-7.9,EXAFS) are inclined Voronoi polyhedra.Therefore,the effects of cation Z and d on the structure of polyborates in aqueous solutions are deterministic,while the effect of hydrated-cation symmetry is secondary.Their hydrolysis order was:Mg＞Li＞Na＞K＞Rb＞Cs,in step with hydration power.Among them,Mg2+ and Li+have a strong tendency towards hydrolysis,but Na+ scarcely hydrolyzes,especially Rb+ and Cs+ have a little protonation.X-ray scattering of aqueous alkaline sodium borohydride solutions confirmed that dihydrogen bonds exist in an aqueous solution.The four distinct features of dihydrogen bonds in aqueous solution-unidirectionality,divaricativity,multicentricity,and multidentativity have been also described here in brief. 相似文献
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通过拉曼光谱、同步辐射X射线散射和密度泛函理论(DFT)模拟,研究了质量分数为1.0 %-28.0 %的NH4Cl水溶液的微观结构变化。同时在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由拉曼光谱和密度泛函理论模拟结果可知,当溶质浓度升高至10.0 %时,在2900 cm-1和3100 cm-1附近出现了明显的N-H作用峰,且随着质量分数的升高,NH4Cl水溶液中的氢键类型发生了转变。X射线散射结果表明,当NH4Cl水溶液质量分数升高至10.0 %时,差值对分布函数G(r)在2.98 ?附近出现明显双峰,表明在该浓度下溶液中NH4+-Cl-接触离子对开始成为主要微观作用形式。对NH4Cl水溶液的宏观物性研究表明,粘度、接触角和电导率均随着NH4Cl水溶液质量分数的增加而增大。作者推断,NH4Cl水溶液中氢键类型的转变、O-H...N键占比增多以及逐渐增加的NH4+-Cl-接触离子对,是粘度和接触角随溶质浓度增加而增加的微观本质因素;电导率的增加与溶液中有效导电离子数量增加有关。 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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作为四元交互水盐体系Li~+,NH_4~+∥Br~-,I~-—H_2O的前导,测定了其3个边界体系NH_4I—LiI—H_2O(Ⅱ),LiI—LiBr—H_2O(Ⅲ)和NH_4Br—LiBr—H_2O(Ⅲ)在298.2K时的溶度和折光率,绘制了溶度图和折光率—组成图,这三个体系都是简单低共饱型体系,3相无变点组成数据分别为:NH_4I 6.28,LiI 57.39 Mass％(Ⅰ);Lil 23.71,LiBr 41.14 Mass％(Ⅱ);NH_4Br 3.52,LiBr 58.91 Mass％(Ⅲ)。 相似文献