沉积物中水合物含气量测定方法

建立了沉积物中水合物含气量的测定方法;测定了人工松散沉积物中甲烷水合物、南海神狐海域及祁连山冻土区天然气水合物样品的含气量;计算了样品的表观水合指数(水与气体的摩尔比);探讨了水合物含气量的影响因素.测试结果表明,人工甲烷水合物样品表观水合指数与晶体水合指数相近,样品中水合物的浓度大,含气量较高;南海神狐海域及祁连山冻...     

天然气水合物的晶体结构及水合系数和比重

天然气水合物具有巨大的资源前景和极强的环境和灾害效应，是目前地学研究中的热点，天然气水合物存在三种基本晶体结构，五种大小不同的气体占据空间，不同大小的气体分子进入大小相近的气体占据空间，形成稳定的天然气水合物，分子太大和太小的气体则不能形成水合物，天然气水合物的气体充填率常小于1.0，水合系数大于理想水合系数，而且受气体类型、组成、温度和压力等条件影响，气体类型明显影响天然气水合物的比重，烃类气体可形成比重小于海水的天然气水合物，CO2的水合物比重可明显高于海水比重。     

KNO3溶液结构:密度泛函理论和分子动力学研究

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。     

NiSO4溶液的DFT和EXAFS研究

由密度泛函理论(DFT)和扩展X-射线吸收精细结构(EXAFS)光谱研究硫酸镍溶液的微观水合结构。对硫酸镍水合团簇[NiSO4(H2O)n]0 (n=1-12) 的结构优化和能量计算采用DFT计算中的B3LYP方法进行。对于每一个团簇尺寸尽可能考虑所有初始构型,并以此确定能量最低结构。 DFT计算结果表明,在[NiSO4(H2O)n]0团簇中六配位结构的Ni2+为稳定构型. 水合能计算结果表明,当水合团簇尺寸较小时(n≤5),六配位直接接触离子对(CIP)为稳定构型;而当6≤n≤10时, 溶剂共享离子对 (SSIP)为稳定结构。随着团簇尺寸的增加,当n≥11时,x个水分子分割离子对 (xSIP, x是Ni2+和SO42-之间的水分子数目,且x≥2)为稳定构型。对 NiSO4溶液和NiSO4?6H2O进行EXAFS实验,结果证实Ni2+第一水合层是由六个水分子形成的稳定八面体结构,且当 NiSO4溶液浓度从0.70 mol/L到2.22 mol/L(近似饱和溶液)并未发现CIP构型。Ni-O距离和配位数(CN)分别是 2.040±0.020 ? 和6.0±1.0,这些结论与[NiSO4(H2O)n]0水合团簇的DFT计算结果一致。     

Structure and Properties of Mg/A1 Layered Double Hydroxides Intercalated with Glutamic Acid： Experimental and Theoretical Studies

采用共沉淀法合成了谷氨酸插层镁铝水滑石（LDHs-Glu）,并使用XRD表征技术以及分子动力学模拟方法对其微观结构与性能进行了研究。结果表明随着LDHs-Glu中水分子数量增加,层间距d003逐渐增大。XRD表征得到其层间距为1.328 nm,与理论模拟得到的当水分子数Nw=7时的水滑石层间距d003=1.323 nm相近。随着层间水分子数量增加,水合能逐渐增大,最终趋于流体水的特征值（-41.8 kJ/mol）。水合过程中,水滑石层板与阴离子间的氢键逐渐减少,而层板与水分子间的氢键逐渐增多,说明水分子与层板间的亲和力更强。实验表征与理论模拟相结合的研究方法,有望成为插层复合材料微观结构研究的重要手段。     

Li+的水合结构和近似饱和水合层:基于密度泛函理论的研究

结合密度泛函理论,运用B3LYP/aug-cc-pVDZ方法对[Li(H₂O)_n]⁺(n=1~10)水合团簇的结构进行了研究。研究结果表明,在气相和液相中,四配位结构的[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇比其五配位的异构体稳定,即在水溶液中Li⁺易形成四配位的四面体结构。随着同时水分子数的增加,Li-O键长增大,Li⁺上的电荷密度减小。但是当水分子数大于4时,Li-O键长和Li⁺上的电荷密度变化很小。[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇中每个水分子的结合能计算结果表明,7个水分子已足以形成Li⁺的近似饱和水合层。另外红外光谱显示[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇中O-H伸缩振动随着水分子数的增加发生蓝移,而~3 600 cm-1和~3 500 cm-1处的吸收峰是第二水合层与第一水合层、第三水合层和第二水合层的水分子形成氢键引起的。     

RbCl溶液微观结构的分子动力学模拟

采用经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场及TIP4P水模型,研究了300 K温度下无限稀释及1.0 mol/L的RbCl水溶液中Rb~+与Cl~-微观水合结构、水化及离子缔合特征。RbCl溶液中,水分子以氧原子去接近Rb~+,而Cl~-周围的水分子则以其中的一个氢原子去靠近。对模拟轨迹分析,获得了径向分布函数、配位数曲线、取向分布函数、水化因子等微观结构及水化信息。计算得到的Rb~+和Cl~-的第一水合层的水合距离及水合数分别为0.288、0.318 nm和7.30、7.17,对应的水化半径及水化数分别为0.270、0.290 nm和2.37、3.05。在1.0 mol/L的RbCl水溶液中,Rb~+与Cl~-之间存在直接接触和溶剂共享离子对,其Rb~+与Cl~-之间的特征距离分别为0.326和0.522 nm。采用Einstein法计算得到Rb~+和Cl~-的自扩散系数分别为(2.194±0.091 3)×10-5和(2.002±0.074 8)×10-5cm~2/s,计算得到的自扩散系数与实验值吻合很好。     

水合碱式硫酸镁晶须材料的水热合成

本文研究了水合碱式硫酸镁MgSO4·5Mg（OH）2·3H2O（以下称MOS）晶须的水热合成。良好的晶须可通过MgSO4·7H2O和Mg（OH）2间的水热反应生成。文中研究了各种合成条件对合成过程和产物品质的影响。当反应体系在温度为130℃～170℃、压力为304.0～810．4kPa的条件下，合成出的晶须具有很高的纯度，产率达90％以上，纤维长可达200μm，纤维直径为0．8～1．2μm。     

水汽化学

水汽化学,作为一门新科学,是顾宏堪在实验室发现“水—汽物质定值转移规律”的基础上自然产生的。水汽化学研究天然水汽所能携带的痕量物质的浓度、形式及变化规律。痕量及超痕量复杂体系的研究方法,水—汽物质转移界面过程,汽态水合离子,超痕量体系热力学及其反常行为等,都是需要研究探索的新问题。     

海洋资源的化学Ⅳ水合磷酸氢钛的合成及其对海水中钾离子的交换性能

引言 从海水中直接提取钾盐是海水资源化学的重要研究课题之一。海水中的钾以K2O估算，总储量达580万亿吨，如此丰富的钾资源取之不尽用之不竭，引起了人们对海水提钾的兴趣。但是，海水中钾的浓度仅约380毫克／升左右，且有将近30倍的钠离子共存，这就使用较低的成本从海水中提取钾盐成为难题。