镁锡水滑石中的超分子作用

通过构建镁锡水滑石(Mg3Sn-LDHs-yH2O)周期性计算模型,基于密度泛函理论,用CASTEP程序模块,进行模型的几何全优化.对各体系的结构参数、Mulliken电荷布居、态密度(DOS)、逐级水合能等进行分析,探究客体CO320-和H2O的分布形态及其与主体层板的超分子作用.结果表明,[Mg6Sn2(OH)16]4+层间插入客体阴离子CO320-和水分子后,主客体间存在着较强的超分子作用力,主要包括静电和氢键作用,且氢键作用在水合过程中起主导作用,总体上层板-水(L-W)型/层板-阴离子(L-A)型氢键强度要强于阴离子-水(A-W)型/水-水(W-W)型氢键.随着层间水分子的增多,层间距先增大后又稍降低.当y=0、1时,客体所在的平面与主体层板平行,且与两层板的距离基本相等;当y=2、3时,客体以偏向某一层板的形式存在.与层间H2O相比,层间阴离子CO230-对体系态密度的影响更显著,层板与CO320-的总体作用力大于与H2O的总体作用力.随着水分子数的增加,Mg3Sn-LDHs-yH2O体系的逐级水合能绝对值逐渐降低,说明Mg3Sn-LDHs的水合程度不会无限增加,而是具有饱和量.

层间水分子含量对铜铁水滑石超分子作用力的影响

构建铜铁水滑石[Cu3Fe-LDHs-yH2O (y=0-2)] 周期性计算模型, 采用密度泛函理论 (DFT), 选取CASTEP程序模块, 对体系进行几何全优化. 从结构参数、氢键、Mulliken电荷布居、逐级水合能等角度研究了层间NO3-和H2O的分布形态及其与水滑石(LDHs)层板的超分子作用, 探究了水分子数目对体系姜-泰勒效应的影响. 结果表明: Cu3Fe-LDHs-yH2O主客体间存在着较强的超分子作用力, 主要包括氢键和静电作用, 其中氢键作用在水合过程中起主导作用, 氢键强度的顺序是层板-阴离子(L-A)型>阴离子-水(A-W)型>层板-水(L-W)型>水-水(W-W)型; 随着层间水分子数的增加, 层间距先略微降低后显著升高, Cu3Fe-LDHs体系的 Cu―O八面体被逐渐拉长, 层板Cu2+的姜-泰勒畸变程度逐渐增大, 体系的逐级水合能绝对值逐渐降低, 说明Cu3Fe-LDHs的水合程度不会无限增加, 而是具有一个饱和值. Cu3Fe-LDHs-1H2O构型接近理想六方晶胞, 层板金属畸变程度最小, 稳定性最高, 层间距与实验值较吻合, 推测其为实验上合成的Cu3Fe-LDHs较稳定的构型.