SO42-微观水合结构DFT研究

论文摘要

运用密度泛函理论（DFT）计算方法系统研究硫酸根阴离子水合团簇,[SO4（H2O）n]2-（n=1-18）,微观水合结构。理论计算采用ωB97XD泛函和6-311++G（d,p）基组。每个尺寸团簇结构,尽可能考虑所有合理初始结构,以此进行结构优化和频率分析等。结果表明,气相和液相条件下SO42-与H2O之间的相互作用能和溶剂稳定化能均与团簇尺寸n成线性关系,因此优化得到稳定结构均是合理构型。在[SO4（H2O）n]2-水合团簇稳定结构中,氢键的形式有两种,即溶质-溶剂(SO42-…HOH)之间形成的对称双氢键,以及溶剂-溶剂（H2O... HOH）之间形成的氢键。当SO4（H2O）n]2-水合团簇的尺寸为5个水分子时,由于水分子内氢键的形成,出现氢键环状结构,且团簇结构中出现水分子内氢键时,结构较为稳定。随着n增加,氢键结构逐渐变为网状直至稳定的笼状。通过能量参数和键参数分析可知,当团簇尺寸n≥18时,SO42-第一水合层水分子数≥9,而第二水合层还有待进一步研究。同时随着浓度降低SO42-与H2O分子之间总相互作用能增加,溶液中溶剂-溶质相互作用增强。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘红艳,周永全,房春晖,朱发岩,张文倩,韩丽

关键词: 水合团簇,微观结构,氢键

来源: 计算机与应用化学 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 化学

单位: 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室,青海省盐湖资源化学重点实验室,中国科学院大学

基金: 青海省自然科学基金资助项目(2018-ZJ-945Q),国家自然科学基金资助项目(21573268,21503251),盐湖化工联合基金资助项目(U1607106),中国科学院仪器设备功能开发技术创新资助项目(2018g108)

分类号: O641.4

DOI: 10.16866/j.com.app.chem201901007

页码: 50-64

总页数: 15

文件大小: 1341K

下载量: 66

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