五硼酸钾、偏硼酸钾和四硼酸钾溶液中硼酸根离子类型、密度及电导率研究（英文）

利用牛顿迭代方法计算给出硼酸钾溶液中硼酸根离子的物种分布图。研究给出溶液中硼酸根离子的类型、含量以及各硼酸根离子间相互转化方程式,并简单谈论了温度和浓度对硼酸根离子类型和含量的影响。在五硼酸钾溶液中主要硼酸根离子物种为B3O3(OH)4-,B4O5(OH)42-和B(OH)3,而B5O6(OH)4-含量非常低,可以忽略不计;偏硼酸钾溶液中主要离子为B(OH)4-;在高浓四硼酸钾溶液中主要物种为B3O3(OH)4-,B4O5(OH)42-和B(OH)4-。最后用Otakar和Casteel-Amis经验方程式分别研究了硼酸钾溶液的密度和电导率。     

五硼酸钾溶液中含硼物种分布研究

采用物种分布图和核磁共振实验研究了五硼酸钾溶液中含硼物种的类型、含量和溶液浓度间关系。研究表明五硼酸钾在稀溶液中几乎全部水解为B(OH)3和B(OH)4-;在较浓溶液中主要物种为B3O3(OH)4-和B(OH)3,而B5O6(OH)4-和[B4O5(OH)42-]的含量较小。核磁共振实验研究给出了B(OH)4-, B3O3(OH)4-和B5O6(OH)4-的生成常数K1, K3, K5,研究得出B5O6(OH)4-含量很少的原因是其解聚为其它类型硼酸根离子。外加离子促进五硼酸根离子的生成,而高温条件促进B5O6(OH)4-发生解聚反应。     

K2B4O7和KBO2溶液pH和拉曼光谱研究

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。     

五硼酸钾溶液中含硼物种的研究

采用物种分布图与核磁共振实验研究了五硼酸钾溶液中含硼物种的类型、含量和溶液浓度间关系。研究表明五硼酸钾在稀溶液(0.05 mol/kg(H₂O))中几乎全部水解,主要物种为B(OH)₃和B(OH)-₄;在较浓溶液(0.20 mol/kg(H₂O))中主要物种为B(OH)₃和B₃O₃(OH)-₄,而B₅O₆(OH)-₄和[B₄O₅(OH)2-₄]的含量较小。核磁共振实验研究给出了B(OH)-₄、B₃O₃(OH)-₄和B₅O₆(OH)-₄的生成常数K₁、K₃,、K₅,研究得出B₅O₆(OH)-₄含量很少的原因是其解聚为其它类型硼酸根离子。外加离子促进五硼酸根离子的生成,而高温条件促进B₅O₆(OH)-₄发生解聚反应。     

四硼酸铯溶液的Raman光谱和物化性质研究

由摩尔比为1∶2的Cs2CO3和H3BO3反应得到四硼酸铯样品,用FT-IR和Raman等方法对其溶液结构进行表征并分析其中的阴离子类型。同时测定了四硼酸铯溶液在298.15 K和333.15 K下的密度、电导及p H,通过298.15 K下的pH测量值和相关硼酸盐平衡常数,计算298.15 K下四硼酸铯溶液的化学物种分布,并对其相互转换反应进行推测。研究表明,298.15 K下四硼酸铯溶液中存在的主要物种有B(OH)4-、B(OH)3、B3O3(OH)4-、B3O3(OH)52-和B4O5(OH)42-,与Raman光谱所得结果基本一致。     

用差示FT—Raman和^11B NMR光谱学研究四硼酸锂水溶液的结构

用差示 FT- Raman和 1 1 B NMR光谱学研究了四硼酸锂过饱和溶液的结构机理 ,结果表明硼酸盐过饱和溶液中存在的粒子有 :B(OH) 3、B(OH) 4- 、B3O3(OH) 4- 、B4O5 (OH ) 42 - 和 B5 O6 (OH) 4- ,其结构机理类似于四硼酸锂饱和溶液和其他碱金属四硼酸盐溶液的结构机理     

四元体系KCl-K2SO4-KBO2-H2O在298.15 K的Pitzer模型研究

在Pitzer电解质溶液理论的基础上采用两种模型计算了KCl-K₂SO₄-KBO₂-H₂O体系及其子体系的溶解度。模型I假设溶液中只有一种硼物种B(OH)₄-,模型II假设溶液中有4种硼物种,分别对应于B(OH)₃、B(OH)₄-、B₃O₃(OH)₄-和B₄O₅(OH)₄2-。模型I与模型II的溶解度计算结果接近,且与实验值吻合较好。采用模型II计算了上述体系溶液中的硼物种和OH-的浓度。各硼物种的浓度主要受溶液中总硼浓度的影响,而很少受KCl和K₂SO₄的影响。计算结果说明在计算偏硼酸钾溶液体系溶解度时,可近似认为溶液中硼物种只有B(OH)₄-。模型II可用于计算含偏硼酸钾体系的pH值。本文的计算结果可为复杂偏硼酸钾体系模型的构建提供理论基础。     

五硼酸铷溶液的物化性质及物种分布

碳酸铷、硼酸化学计量比混合,蒸发溶液,直至五硼酸铷RbB5O8·4H2O晶体析出。经粉末X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman spectroscopy）、热重/微商热重/差示扫描量热（TG/DTG/DSC）、原子吸收光谱等实验方法,确定其化学组成及结构。298.15、333.15K时测量溶液的物理化学性质（密度、电导、pH）,并与经验方程进行拟合,研究五硼酸铷溶液的物化性质随浓度、温度的变化规律。根据文献报道的平衡常数,实验测量的pH数据,采用牛顿迭代法进一步研究五硼酸铷溶液中主要存在的硼酸根离子对类型、含量以及物种的形成。     

五硼酸钾水溶液的差示FT-IR和Raman光谱研究

研究了KB5O8·4H2O水溶液20℃时的差示FT-IR光谱和Raman光谱,对振动频率进行了归属。探讨了KB5O8·4H2O水溶液中硼氧配阴离子的存在形式(主要是B(OH)3、[B3O3(OH)4]-和[B5O6(OH)4]-)和相互作用。     

硼酸盐水溶液中硼物种的存在形式及影响因素

根据以往相关的研究报道,综述了含硼水溶液中硼物种的存在形式,及其与总硼浓度、溶液pH值、溶液离子强度、温度、压力等因素的关系。随着总硼浓度的提高,硼氧配阴离子的聚合度加大,在pH值较高或较低时,聚硼离子的含量较少,主要以H3BO3和B(OH)4-的形式存在;同时,指出含硼水溶液存在普遍的过饱和现象,我国含硼盐湖卤水中的硼物种可以用B4O72-的综合统计形式表示。总结了硼酸盐水溶液中各种硼氧配阴离子的FT-IR,Raman和NMR的归属。     

五硼酸铷溶液的物化性质及物种分布

碳酸铷、硼酸化学计量比混合,蒸发溶液,直至五硼酸铷RbB_5O_8·4H_2O晶体析出。经粉末X射线衍射、拉曼光谱、热重/微商热重/差示扫描量热(TG/DTG/DSC)、原子吸收光谱等实验方法,确定其化学组成及结构,298.15、333.15K时测量溶液的物理化学性质(密度、电导、pH),并与经验方程进行拟合,研究五硼酸铷溶液的物化性质随浓度、温度的变化规律。根据文献报道的平衡常数、实验测量的p H数据,采用牛顿迭代法进一步探讨了五硼酸铷溶液中主要存在的硼酸根离子物种分布规律。     

LiB_5O_8溶液物理化学性质研究

根据Li2O-B2O3-H2O多温相图合成晶体LiB5O8·5H2O。在从稀到饱和浓度范围内测定LiB5O8水溶液在40℃和50℃下的物化性质(密度、粘度、电导率和p H),并根据相应的模型进行关联。根据文献的化学平衡常数以及测定的p H值,计算出硼酸盐溶液中存在的B(OH)3、B(OH)-4、B3O3(OH)-4、B4O5(OH)2-4和B5O6(OH)-4等物种各浓度下的摩尔分数,并给出溶液中可能存在的反应及其相应的机理。     

偏硼酸锂溶液物种分布和物化性质

测量了不同浓度LiBO2溶液分别在298.15和323.15 K的密度、电导和pH,通过测得的pH和硼酸根离子化学平衡常数计算得到溶液中硼酸根离子的物种分布。根据获得的物种分布结果,推测溶液中各硼酸根离子之间的相互转化过程,并分别用偏摩尔体积公式和Onsager方程对溶液偏摩尔体积及摩尔电导率进行计算并拟合。对计算得到偏摩尔体积值和极限摩尔电导率值与文献报道的数据进行对比,计算结果与文献报道值吻合较好。     

拉曼积分球光谱仪对盐水溶液中 B(OH)3的定量分析

不同溶液体系中硼的赋存形态及其化学分布规律一直以来是研究者关注的重点,它对深入开展硼酸盐溶液结构化学、过饱和非平衡态以及硼酸盐矿物沉积机制等研究具有重要的指导意义。针对目前拉曼光谱仪对溶液中硼氧配阴离子官能团响应信号弱、灵敏度低,不利于定量化视角阐述硼氧配阴离子间的作用机理等问题,研究了拉曼积分球光谱仪对硼酸溶液的定量分析方法,运用 DOE部分因子实验设计,阐述了 NaCl、MgCl2、KCl和 MgSO4等共存盐类之间的交互作用对 B(OH)3拉曼定量分析的影响规律,建立了盐水溶液中 B(OH)3的 Raman回归模型。结果表明,拉曼积分球光谱仪可显著增大硼酸溶液的拉曼光谱强度,提高信噪比,检出限为常规拉曼光谱的 70倍,在 0～6g·L-1硼酸线性范围内相关系数为 0.9991,测定相对误差为 -2.5%;盐水溶液中 B(OH)3含量经回归方程校正后相对误差绝对值小于 3%,可用于低浓度硼酸的准确定量分析,也为定量化探究盐卤复杂体系中多硼物种化学形态分布规律提供一定借鉴。     

298.15K下LiCl-Li2B4O7-H2O体系热力学性质的等压研究

用等压法研究了LiCl-Li2 B4O7-H2 O体系离子强度范围为 0 1 5 3 0～ 3 0 75 8mol kg-1不同质量摩尔浓度分数的等压平衡浓度 ,水活度 ;计算了LiCl和Li2 B4O7,混合盐溶液的饱和蒸汽压 ,渗透系数等热力学性质。以总硼浓度 0 0 8mol·kg-1为界 ,把所有混合盐的实验数据分为高浓度和低浓度两部分 ,按照不同的物种生成转化反应 ,考虑溶液中H3 BO3 和硼氧配阴离子B(OH) 4 -,B3 O3 (OH) 4 -和B4O5(OH) 4 2 -的存在形式。由实验数据用最小二乘法和迭代法求取了LiB(OH) 4 离子对的缔合平衡常数Km1,B3 O3 ,(OH) 4 离子的生成转化反应的化学计量平衡常数Km2 ,以及Pitzer模型的离子相互作用参数。用该模型计算的渗透系数值与实验结果取得合理的一致。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     

Rb2Ca[B4O5(OH)4]2·8H2O溶解及相转化过程的研究

利用IR光谱和Raman光谱等实验手段,对25℃时Rb2Ca[B4O5(OH)4]2·8H2O的溶解及相转化过程进行了初步探索,结果表明,Rb2Ca[B4O5(OH)4]2·8H2O溶于水后,硼在溶液中主要以B(OH)3和[B(OH)4]-的形式存在,残留固相由开始的无定形水合三硼酸钙,最终部分转变为Ca2[B3O3(OH)5]2·8H2O晶体。     

镁源种类对制备碱式硼酸镁的影响

采用MgO、MgCl_2·6H_2O和Mg(NO_3)_2·6H_2O为原料,通过XRD、SEM、FTIR等测试方法,研究不同镁源对碱式硼酸镁形貌和组成的影响。在190℃条件下反应10 h,制备碱式硼酸镁(MgBO_2(OH))。结果表明,以MgO为反应物时,由于其反应活性较差,导致产物中出现大量氢氧化镁杂质;以MgCl_2·6H_2O为反应物时,所得产物长径比较小;以Mg(NO_3)_2·6H_2O为反应物时,得到分散性高、形貌规整的棒状产物。     

差示FT-Raman和11B NMR方法研究过饱和镁硼酸盐的溶液结构

用差示FT -Raman和11BNMR光谱研究了MgB6O10 ·7 5H2 O、MgB4O7·9H2 O、Mg2 B6O10 ·1 5H2 O三种镁硼酸盐饱和和过饱和溶液的结构机理 ,其结果表明饱和溶液和过饱和溶液中均存在B(OH) 3 、B(OH) -4、B3 O3 (OH) -4、B5O6(OH) 4 -粒子。镁硼酸盐的结晶过程是一个复杂的动力学平衡过程     

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

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。     

硫酸镁对硼酸介稳区性质的影响

通过浊度法测定10℃～45℃范围内MgSO4-H3BO3-H2O体系中硼酸的溶解度及介稳区宽度,得到硼酸的成核方程,并计算其表观成核级数。实验结果表明,硫酸镁的存在降低了硼酸的溶解度;随着硫酸镁浓度的升高,硼酸的介稳区宽度先变宽后变窄;硫酸镁的加入使硼酸的表观成核级数增加。