非晶态镍硼酸盐结构的EXAFS研究

由摩尔比分别为1:2和1:8的NiCl₂·6H₂O和Na₂B₄O₇·10H₂O作为反应物, 合成两种非晶态镍硼酸盐, 同时通过水热法合成β-Ni(OH)₂. 化学分析和热重-微商热重法(TG-DTG)分析结果确定两种非晶态镍硼酸盐的分子组成分别为NiO·0.8B₂O₃·4.5H₂O和NiO·B₂O₃·3H₂O. 激光拉曼(Raman)实验结果表明镍硼酸盐样品中主要存在的硼氧阴离子为B₃O₃(OH)₅^2-和B₂O(OH)₆^2-. 同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)方法对样品进行结构解析, 通过数据拟合给出样品中Ni 原子周围近邻配位原子种类、配位数以及原子间距离. 用不同晶体结构作为标准对两种非晶态镍硼酸盐进行拟合的结果表明, 样品中Ni 原子周围局域结构与Ni₃B₂O₆晶体(ICSD No.31387)中的吻合较好. Ni 原子周围配位原子为O、B和Ni, 对于NiO·0.8B₂O₃·4.5H₂O, 配位数分别为5.7、3.8和3.8, 配位距离分别为0.208、0.263 和0.311 nm; 对于NiO·B₂O₃·3H₂O, 配位数分别为6.0、4.0 和4.0, 配位距离分别为0.207、0.262和0.310 nm.     

温度对液态水结构的影响：中子及X射线散射研究

采用中子散射和X射线散射研究了液态水在298～373 K温度范围内的结构,通过偏径向分布函数(PDF)、配位数分布(CN)、角分布(ADF)及空间密度分布(SDF)等讨论了温度对液态水结构的影响。整体来看,液态水具有"不规则四面体"氢键网络的短程有序结构,该有序度可延续到第三水合层。液态水分子的第一水合层中,围绕中心水分子约有4.8个水分子,然而其中仅有约3.3个水分子与中心水分子通过氢键相键合,约1/3进入到第一水合层的水分子并未与中心水分子直接键合,也正是这些间隙水分子的存在加剧了液态水结构的复杂性。温度对液态水的有序度存在一定的影响,在298～373 K的有限温度变化范围内,温度对液态水中氢键的键长、键角分布及第一水合层SDF的影响不大。从298K升温到373K,O(W)-O(W)距离仅增加0.03?,氢键数目也仅有微小减少,温度对第二和第三水合层的影响则要显著很多。     

四硼酸钾水溶液结构

研究了298.15和323.15K广泛浓度范围内四硼酸钾溶液pH,并根据化学反应平衡常数和牛顿迭代法计算获得了溶液化学物种分布图.典型样品用拉曼光谱进行核实.研究表明,高浓溶液中存在主要化学物种是B4O5(OH)24-,次要化学物种是B3O3(OH)4-和B(OH)4-.用X射线散射法研究了298和323K高浓四硼酸钾溶液结构.用几何模型定量描述B4O5(OH)42-,B3O3(OH)-4和B(OH)-4离子内、离子间、分子间的相互作用,并用最小二乘法进行精修.模型计算和精修给出硼氧六元环内原子间距和配位数,并与晶体结构很好一致,表明高浓溶液中离子内有序程度较高.同时给出K+和硼酸根离子水合数和水合距离,以及接触离子对的结构信息,并进一步简单讨论温度和浓度变化对溶剂结构的影响.     

RbCl和CsCl水溶液结构的X射线散射及经验势结构精修模拟（英文）

采用X射线散射法研究了Rb Cl和Cs Cl水溶液的结构,利用基于经验势的结构精修(EPSR)方法获得了溶液中的水合Cl~-、Rb~+、Cs~+、离子缔合及本体水的对径向分布函数、配位数分布及空间密度分布(3D结构)等结构信息。在水溶液中,Cl~-具有相对稳定的6水合结构,其水合距离为0.321 nm,外加阳离子对其水合作用的影响不明显。7.3±1.4个水分子与Rb~+水合,其特征水合距离为0.297 nm,8.4±1.6个水分子与Cs~+水合其水合距离为0.312 nm。Cs~+不具有第二水合层,而Rb~+表现出了更强的水合能力,具有较明显的第二水合层。Cl~-、Rb~+及Cs~+常被认为是"结构破坏"型离子。从微观角度来看这种所谓的"结构破坏"主要体现在破坏了本体水分子的第二水合层保持四面体构型的趋势。Rb Cl和Cs Cl水溶液中部分存在着Rb-Cl和Cs-Cl直接接触离子对,在1.0 mol·dm~(-3)的溶液中Rb–Cl及Cs–Cl的特征距离分别为0.324和0.336nm,溶剂分割离子对的距离则都在0.6 nm左右。相对于Cs~+,Rb~+与Cl~-离子之间表现出了更强的缔合能力。     

过饱和五硼酸钠溶液结构

用快速X射线衍射法测量了298和323K时过饱和五硼酸钠溶液的时间空间平均结构,得到了溶液径向分布函数.通过模型设计及理论计算获得了B-B、B-O、O-O、Na-O、Na-B原子对相互作用的理论偏径向分布函数,并讨论了浓度和温度对五硼酸钠溶液结构的影响.在五硼酸钠过饱和溶液中六水合Na+形成八面体结构,其平均配位数随浓度和温度变化不大,作用距离随温度升高及浓度减小而减小;给出了溶液中主要硼酸盐离子B3O3(OH)4-、B5O6(OH)4-和B(OH)3的水合结构,较高温度及较高浓度有利于更高聚合的多聚硼酸根离子的形成;浓度对硼酸盐离子的第一水合层的水合数影响较大,在较浓的五硼酸钠过饱和溶液中,五硼酸根离子的一个端氧单齿配位到Na+上形成离子对,Na-B特征距离为0.328nm.     

非晶态镍硼酸盐结构的EXAFS研究(英文)

由摩尔比分别为1:2和1:8的NiCl2·6H2O和Na2B4O7·10H2O作为反应物,合成两种非晶态镍硼酸盐,同时通过水热法合成β-Ni(OH)2.化学分析和热重-微商热重法(TG-DTG)分析结果确定两种非晶态镍硼酸盐的分子组成分别为NiO·0.8B2O3·4.5H2O和NiO·B2O3·3H2O.激光拉曼(Raman)实验结果表明镍硼酸盐样品中主要存在的硼氧阴离子为B3O3(OH)52-和B2O(OH)62-.同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)方法对样品进行结构解析,通过数据拟合给出样品中Ni原子周围近邻配位原子种类、配位数以及原子间距离.用不同晶体结构作为标准对两种非晶态镍硼酸盐进行拟合的结果表明,样品中Ni原子周围局域结构与Ni3B2O6晶体(ICSD No.31387)中的吻合较好.Ni原子周围配位原子为O、B和Ni,对于NiO·0.8B2O3·4.5H2O,配位数分别为5.7、3.8和3.8,配位距离分别为0.208、0.263和0.311 nm;对于NiO·B2O3·3H2O,配位数分别为6.0、4.0和4.0,配位距离分别为0.207、0.262和0.310 nm.     

RbCl和CsCl水溶液结构的X射线散射及经验势结构精修模拟

采用X射线散射法研究了RbCl和CsCl水溶液的结构,利用基于经验势的结构精修(EPSR)方法获得了溶液中的水合Cl^-、Rb⁺、Cs⁺、离子缔合及本体水的对径向分布函数、配位数分布及空间密度分布(3D结构)等结构信息。在水溶液中,Cl^-具有相对稳定的6水合结构,其水合距离为0.321 nm,外加阳离子对其水合作用的影响不明显。7.3 ± 1.4个水分子与Rb⁺水合,其特征水合距离为0.297 nm,8.4 ± 1.6个水分子与Cs⁺水合其水合距离为0.312 nm。Cs⁺不具有第二水合层,而Rb⁺表现出了更强的水合能力,具有较明显的第二水合层。Cl^-、Rb⁺及Cs⁺常被认为是“结构破坏”型离子。从微观角度来看这种所谓的“结构破坏”主要体现在破坏了本体水分子的第二水合层保持四面体构型的趋势。RbCl和CsCl水溶液中部分存在着Rb-Cl和Cs-Cl直接接触离子对,在1.0 mol·dm^-3的溶液中Rb-Cl及Cs-Cl的特征距离分别为0.324和0.336 nm,溶剂分割离子对的距离则都在0.6 nm左右。相对于Cs⁺,Rb⁺与Cl^-离子之间表现出了更强的缔合能力。     

三氧化二硼和五硼酸钠水合物非晶结构

X射线衍射法测量了三氧化二硼及五硼酸钠水合物的非晶结构, 通过非晶衍射实验数据处理, 得到了它们的径向分布函数(RDF). 模型定量计算, 得到了其短程有序结构, 三氧化二硼水合物非晶中75%的硼参与形成平面硼氧六元环(boroxol), 给出了环内ortho-B-O, meta-O-O, meta-B-B和para-B-O相互作用的距离和作用数, 支链与硼氧六元环之间的夹角为125°±15°; 五硼酸钠水合物非晶中, 由两个硼氧三角形(B_△)和一个硼氧四面体(B_□)构成的两个变形六元环通过公共顶点(B_□)相连而形成五硼酸阴离子, 高度有序的离子内相互作用占绝对优势. 六配位Na^＋与五硼酸阴离子中一端氧相连, Na-B特征距离为0.330 nm.