轻稀土离子水合物Re3+(H2O)n(n=1～12,Re=La、Ce、Pr、Nd)的DFT研究

摘要：

采用Material studio的DMol3模块研究了La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+四种离子的水合物Re3+(H2O)n(n=1～12),分析了几何优化后的构型的几何结构、结合能、前线轨道、电荷、振动情况.结果表明:La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+四种轻稀土离子第一水化层的最小水合数分别为4、6、7、7;在相同水合数条件下,Re—O的平均键长大小顺序为La>Ce>Pr>Nd,Re3+(H2O)10的Re—O平均键长约为2.6?,轻稀土离子水合物的水化层半径约为3.22～3.59?.轻稀土离子的水化反应为放热反应,当水分子配位数相同时,结合能大小顺序为La>Ce>Pr>Nd.电荷分析结果显示,水合反应过程中稀土离子得到电子,当第一水化层填满后,Re3+(H2O)n性质逐渐趋于稳定,Re离子的电荷量在2e左右.前线轨道分析结果显示,不同于离子半径的变化,四种稀土离子自身的硬度大小顺序为La>Nd>P>Ce.模拟的La3+(H2O)n的红外光谱显示,随着水分子数量的增加,Vsym和Vasym峰发生蓝移;当n大于10时,Vsym和Vasym峰不再发生蓝移,说明第一水化层外的水分子没有与La离子发生反应.

关键词：稀土;离子水合物;密度泛函;Material studio

所属期刊栏目：32

分类号：TD955(选矿)

资助基金：国家自然科学基金41362003

在线出版日期：2022-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：206-217