| KNO3溶液结构:密度泛函理论和分子动力学研究 |
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| 作者姓名： | 刘红艳 景转芳 王广国 柴珂珂 朱发岩 周永全 |
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| 作者单位： | 中国科学院青海盐湖研究所,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,青海 西宁 810008;中国科学院青海盐湖研究所,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,青海 西宁 810008;中国科学院大学,北京 100049 |
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| 基金项目： | 青海省盐湖资源化学重点实验室创新平台建设专项(2022-ZJ-Y06);青海盐湖所青年交叉团队项目(ISLJCTD-2022-04);国家自然科学基金面上项目(21973106)。 |
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| 摘 要： | 基于密度泛函理论,采用ωB97XD方法和6-311++G(d,p)基组,系统研究了[K(H2O)n]+,[NO3(H2O)n]-和KNO3(H2O)n水合团簇的结构和性质;并结合经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场以及SPC/E水模型模拟了不同水盐比(WSR) KNO3溶液,目的在于深入理解KNO3溶液中K+和 NO-3的微观水合结构,以及K+-NO-3离子间缔合作用特征。研究发现,对于KNO3(H2O)n (n=6,8,10和12)水合团簇,K+第一水合层稳定结构为四、五和六水合结构,其中五水合结构最稳定。K+和NO-3主要以溶剂共享离子对形式存在。随着团簇尺寸减小,直接接触离子对(CIP)物种出现。同时,分子动力学模拟证实KNO3溶液中形成了直接接触K+-NO-3离子对,且随着溶液浓度增加,CIP物种形成需越过更大能垒。以上结果表明在KNO3稀溶液中主要存在物种为水合K+和NO-3,随浓度增大,单齿直接接触离子对(MCIP)逐渐出现。在高浓溶液或过饱和溶液中,K+-NO-3离子缔合主要以单齿CIP和少量双齿CIP结构存在。
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| 关 键 词： | KNO3溶液 密度泛函理论 分子动力学模拟 微观水合结构 离子缔合 |
| 收稿时间： | 2022-09-03 |
| 修稿时间： | 2022-10-12 |
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