化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   新材料资讯   >  我国科学家在离子溶液水分子动力学研究中取得进展
我国科学家在离子溶液水分子动力学研究中取得进展
2016-11-04 09:02:16来源:元素商城

元素百科为您介绍我国科学家在离子溶液水分子动力学研究中取得进展。溶液中的离子与溶剂的相互作用是一个在能源、催化、材料、医药等许多国民经济重要领域受到广泛关注的基本科学问题。例如,新近出现的水基碱金属离子电池使用高浓度的离子水溶液作为电解液,与常规离子蓄电池相比,更加安全,价格更低廉,效率更高。深刻理解溶液中离子与周围水分子之间的相互作用和关联,对深刻理解电池中电极界面电化学和电荷输运效率的分子机制,并进而设计更为高效的电池,具有至关重要的指导意义。又如在许多均相或固液非均相催化反应体系中存在各种离子配体(例如I-等),不同条件下同一种离子对功能基元中发生的反应能够起到从毒化到促进的各种截然不同的作用。对这些作用的结构成因的微观描述,对理解功能基元的作用机理及其相互协同机制意义重大。

 我国科学家在离子溶液水分子动力学研究中取得进展.jpg

溶液离子效应研究

在对溶液离子效应的研究中有一个极具争议的基本问题,即如何理解阳离子对水分子动力学行为的影响。对于这一问题,各种不同的实验手段往往给出不同的图像。例如,对于Na+和K+这两种极其相似的碱金属离子,中子散射实验测量到它们对水具有类似的结构破坏作用,因而认为它们都会使水的转动运动加快;而核磁共振与超快激光光谱动力学实验则检测到Na+会减慢,而K+会加速水分子旋转。对这一问题的深刻理解由于这两种碱金属离子在能源、电化学和生命科学中的显著作用而变得尤为重要。

溶液离子效应水分子实验现象

在中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金重点与面上项目的资助下,中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室庄巍课题组通过与北京大学超快激光谱学实验团队的合作,在理论上解释了上述矛盾现象的成因。在大规模经典与量子分子动力学模拟计算的基础上,结合Extended Ivanov Jump理论解析模型,他们发现这两种离子都会由于破坏水的氢键而加速相邻水分子的大幅角跳跃旋转,与中子散射实验结果一致。另一方面,它们对于水分子的扩散动力学却有着不同的影响:Na+会减慢水的扩散旋转,而K+则会促进这一旋转,与动力学实验结果一致。上述结论为解释两类实验观测论断之间的明显矛盾提供了合理的图像,相关研究成果发表在《化学科学》(Chemical Science)杂志上(DOI:10.1039/C6SC03320B)。

这一工作是该课题组自2010年起在这一方向上系列相关研究的最新进展,之前的研究成果包括与超快谱学实验结合发现即使在较低浓度的强电解质溶液中仍存在着离子团簇化现象 (PNAS 108,4737, 2011),并由于这一发现对于教科书中的经典图像的颠覆性意义而被《科学》杂志专文报道(DOI: 10.1126/science.331.6024.1495-a)。

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 原料化工中间体  
相关专题: 化工中间体
相关阅读:
●  一氧化二氢的用途及危害
化学词典告诉你一氧化二氢的用途及危害,一氧化二氢又叫是氢氧酸,是一种无色、无臭、无味的化学物质,生活中我们称之为水。它的结构式为H-O-H ,在一定情况下可电离为H+和OH-。是酸雨的最主要组成部分,能够引发强烈的各种自然灾害。 一氧化二氢用途实际上,军事部门一直对氢氧酸的军事用途有着极大的兴趣,军事部门一直在做有关氢氧酸的的提纯和应用实验,并且为了能在战争中控制和利用它,设计出了耗资数......
●  二氧化氮是什么颜色,对人体有什么危害
化学词典告诉你二氧化氮是什么颜色以及二氧化氮对人体有什么危害,二氧化氮是一种棕红色、高度活性的气态物质。二氧化氮在化学反应和火箭燃料中用作氧化剂,在亚硝基法生产硫酸中用作催化剂,在工业上可以用来制作硝酸。 二氧化氮是什么颜色 二氧化氮的化学分子式为NO2,红棕色气体。密度1.491,溶点-9.3℃,能溶于水,是一种强氧化剂。在17℃以下经常是两个分子结合在一起,所以又称&ldqu......
●  四氧化三铁的生产方法及用途
化学词典告诉你四氧化三铁的生产方法及用途。四氧化三铁,化学式Fe3O4。俗称氧化铁黑、磁铁、吸铁石、黑铁,为具有磁性的黑色晶体,故又称为磁性氧化铁。此物质溶于酸溶液,不溶于水、碱溶液及乙醇、乙醚等有机溶剂。天然的四氧化三铁不溶于酸溶液,潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。通常用作颜料和抛光剂,也可用于制造录音磁带和电讯器材。 四氧化三铁的生产方法1.α-Fe2O3的氢气还原法:将高纯......
热门标签
优惠促销

您确定要从购物车中移除吗???