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青海盐湖所在硼酸盐水溶液结构研究中取得新进展
2019-08-13 | 编辑:文献情报与编辑部 | 【  】【打印】【关闭

    硼是生命起源必需的元素, 也是重要工业原料。 硼酸盐结构非常丰富,不仅应用在特种玻璃、陶瓷釉、木材防腐、优质阻燃剂、过氧硼酸盐漂白洗涤剂等方面都有着重要领域,而且广泛应用在激光材料、发光基质材料及非线性光学晶体材料。

  长期以来,人们普遍认为影响硼酸盐溶液物种的因素很多,包括总硼浓度、pH、温度、阳离子和阴离子、甚至溶液的寿命,这些都是宏观层面的描述。对硼酸盐溶液结构微观层面及其与宏观层面结合上的阐述鲜有报道,主要原因在于其中存在很多 令人迷惑的科学问题,比如:固液同组成和固液异组成化合物如何影响溶液中的硼酸盐物种;溶剂水的结构如何影响硼酸盐物种的结构;阳离子的电荷、水合距离、水合数和几何构型如何影响硼酸盐物种;溶液中常见的各种硼酸盐物种如何水合;硼氧六元环水合过程发生在哪个原子位置;硼酸盐的缩合或聚合反应、水解或解缩反应发生在哪个原子位置;溶液中二氢键有哪些独特性质;用三元体系相图是否能描述七元卤水体系中硼酸盐的相行为;它们都服从什么科学原理等。 

  针对上述科学问题,近十年,青海盐湖所房春晖研究员团队采用当代先进同步辐射X射线散射法、中子散射、EXAFSNMRRamanDFTMD/CPMD及其联用进行了碱金属和镁硼酸盐水溶液结构的研究。由散射法获得了溶液的溶剂、溶质和溶剂化结构,由EXAFS获得了高原子序数的阳离子水合结构,RamanNMR定性鉴定了硼物种,由pH测量和化学平衡计算获得了溶液中的物种分布,由DFT计算和MD/CPMD模拟获得了六元环周围水合结构的详尽图景以及分步水解机理,并与散射法和Raman进行对比研究。这些结果对硼酸盐的形成与演化、资源开发利用及其硼材料回收再利用具有重要意义。详情请见《盐湖研究》2019年第2期——第36届国际溶液化学大会专刊“研究亮点”:11-39。 

   

 

  

  图:[B5O6(OH)4-]逐步水解途径示意图 

 

 

 

 

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