SO42-微观水合结构DFT研究

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∞B97XD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[8O4(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[8O4(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,5O42-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.

关键词：[SO4(H2O)n]2-水合团簇、微观结构、DFT、氢键

所属期刊栏目：36

分类号：TQ015.9;TP391.9;O6-39(一般性问题)

资助基金：青海省自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;盐湖化工联合基金资助项目;中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目

在线出版日期：2019-06-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：50-64