【摘 要】
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水溶液中Cu-Cl的络合在核和热能发电站的热化学Cu-Cl循环制氢[1]中,地球化学过程,如金属运输在地壳和地幔,与矿床的形成等过程中起着重要的作用。前人[2-3]通过实验推断
【机 构】
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湖南大学化学化工学院,长沙,410082
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水溶液中Cu-Cl的络合在核和热能发电站的热化学Cu-Cl循环制氢[1]中,地球化学过程,如金属运输在地壳和地幔,与矿床的形成等过程中起着重要的作用。前人[2-3]通过实验推断出高Cl溶液中[CuClx]2-x 中x = 0-4,甚至可能存在五氯铜物种,但并没有其微观结构详细的数据,Cl-存在于内层还是外层？另外,到目前为止,从理论模拟的角度还只证明,溶液中存在[CuCl]+、[CuCl2]0物种的存在。夏斐斐等人虽研究了[CuClx]2-x(x =0-4)团簇的结构[4],但没有考虑Li+的存在是否有影响,只提供了静态结构分析结果,而缺乏动态研究结果。为了进一步理解[CuClx]2-x的结构特征和稳定性,本文采用量子化学方法研究了紧密接触离子对(CIP)和溶剂共享离子对(SSIP)的[CuCl3--Li-nH2O](n =6、8、10)团簇的结构、能量和电子吸收光谱,还采用经典分子动力学模拟(MD)研究了溶液中离子团聚情况与Cu-Cl物种的结构结构特征。量子化学计算结果表明[CuCl3]-的SSIP比CIP略稳定,而且紫外可见光谱实验中所观测到的[CuCl3]-物种400nm左右特征峰也有可能是1SSIP结构,而Li+的存在并不直接影响Cu-Cl络合情况或是电子吸收光谱。一些MD模拟结果显示CuCl2-LiCl-H2O盐水体系存在紧密接触的[CuCl3]-aq离子团簇,但是稳定性不如[CuCl2]0aq物种。另外,高氯的离子团簇中,五配位和四配位的Cu2+开始比较稳定,这与量子化学计算结果一致。
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