水溶液结构中的团簇与氢键网络

水溶液结构中的团簇与氢键网络第一页，共七十页，2022年，8月28日水溶液结构中的团簇与氢键网络

水溶液是化学反应的最基本介质和生物细胞中的主要成分。醋酸-水氨-水乙醇-水氨基酸-水Al(III)-水纳米氧化铁表面水化层第二页，共七十页，2022年，8月28日醋酸-水系从头算分子动力学CPMD(PCCluster)NPT系综:1atm,300K,密度泛函方法(BLYP)(1)溶液1HAc:20H2O(2)溶液2HAc:20H2OMP2/6-31+g(d,p)(Dawning3000,SGI3800,PCCluster)介质隔离方法红外谱第三页，共七十页，2022年，8月28日醋酸分子中羰基氧与羟基氧

形成氢键能力的比较与浓度影响(Hac)羰基O—(水分子)H分布(Hac)羟基O—(水分子)H分布第四页，共七十页，2022年，8月28日醋酸分子羰/羟基氧—水分子氧分布(Hac)羰基O—(水分子)O分布(Hac)羟基O—(水分子)O分布第五页，共七十页，2022年，8月28日醋酸分子中羟基氢与羟基氧

形成氢键能力的比较与浓度影响(Hac)羟基O—(水分子)H分布(Hac)羟基H—(水分子)O分布第六页，共七十页，2022年，8月28日氢键角度分布羰基O…HO羟基O…HO羟基OH…O第七页，共七十页，2022年，8月28日醋酸与水分子形成团簇的能力截断2.0A第八页，共七十页，2022年，8月28日醋酸—水系的氢键网络：环分布1HAc:20H2O2HAc:20H2O截断2.3A第九页，共七十页，2022年，8月28日2醋酸—20水系的氢键网络：环统计六元环最稳定第十页，共七十页，2022年，8月28日1醋酸—20水氢键网络中

四、五、六、七元环的快照四元环五元环六元环七元环第十一页，共七十页，2022年，8月28日醋酸-水团簇(MP2/6-31+g(d,p))最稳定第十二页，共七十页，2022年，8月28日稀酸浓水五元环最稳定第十三页，共七十页，2022年，8月28日团簇间的关系第十四页，共七十页，2022年，8月28日团簇间的关系第十五页，共七十页，2022年，8月28日醋酸-水团簇的去质子倾向第十六页，共七十页，2022年，8月28日浓酸稀水团簇(2HAc-1H2O)第十七页，共七十页，2022年，8月28日浓酸稀水团簇(3HAc-1H2O)第十八页，共七十页，2022年，8月28日浓酸稀水团簇(4HAc-1H2O)第十九页，共七十页，2022年，8月28日醋酸-水团簇(2HAc-2H2O)第二十页，共七十页，2022年，8月28日醋酸-水团簇中的弱相互作用第二十一页，共七十页，2022年，8月28日介质隔离方法红外谱DirectobservationofhydratedaceticacidincarbontetrachlorideThesmallestdropletofaceticacidaqueoussolution第二十二页，共七十页，2022年，8月28日醋酸-水团簇第二十三页，共七十页，2022年，8月28日氨-水系从头算分子动力学CPMD(PCCluster)温度1NH3:20H2O本体与表面浓度1NH3:20H2O与4NH3:20H2OMP2/6-31+g(d,p),(Dawning3000,SGI3800,PCCluster)第二十四页，共七十页，2022年，8月28日氨-水系液相全温区N…H径向分布图第二十五页，共七十页，2022年，8月28日氨-水系液相全温区N…O径向分布图第二十六页，共七十页，2022年，8月28日液相全温区氨-水团簇分布第二十七页，共七十页，2022年，8月28日不同温度下最稳定的(含N)氢键环第二十八页，共七十页，2022年，8月28日1NH3:20H2O的4元环和5元环的快照图第二十九页，共七十页，2022年，8月28日1NH3:20H2O表面与本体N…H、N…O分布RN…H

表面：1.80Å本体：1.72ÅRN…O第三十页，共七十页，2022年，8月28日1NH3:20H2O表面与本体中氢键团簇分布第三十一页，共七十页，2022年，8月28日1NH3:20H2O表面与本体中氢键网络：环第三十二页，共七十页，2022年，8月28日4NH3:20H2O表面与本体的N…H分布SurfaceBulk第三十三页，共七十页，2022年，8月28日4NH3:20H2O表面与本体的氢键团簇分布SurfaceBulk第三十四页，共七十页，2022年，8月28日4NH3:20H2O表面与本体的网络：环分布SurfaceBulk第三十五页，共七十页，2022年，8月28日1NH3:20H2O与4NH3:20H2O氢键比较第三十六页，共七十页，2022年，8月28日1NH3:20H2O与4NH3:20H2O团簇与环比较第三十七页，共七十页，2022年，8月28日乙醇-水氢键团簇MP2/6-311++G(2d,p)乙醇分子内转动能量.反式、偏转式和顺式构型的CCOH二面角分别为180、-60或60、0第三十八页，共七十页，2022年，8月28日E(hatrees),ZPE(hatrees),E(KJ/mol),BE(kJ/mol)第三十九页，共七十页，2022年，8月28日1EtOH-2H2O构型MP2/6-31+G**构型1构型2构型3构型4构型5构型6构型2和5中有三元环，较稳定第四十页，共七十页，2022年，8月28日1EtOH-2H2O团簇能量第四十一页，共七十页，2022年，8月28日2EtOH-2H2O构型与能量构型2、3、4中有四元环较稳定第四十二页，共七十页，2022年，8月28日丙氨酸-水系(CPMD)第四十三页，共七十页，2022年，8月28日丙氨酸-水

N-H和O-H键羰基O-H羟基O-H氨基N-H第四十四页，共七十页，2022年，8月28日氨与氨基酸水溶液中的N-H分布氨基N-H氨N-H第四十五页，共七十页，2022年，8月28日醋酸与氨基酸水溶液中的

羰基O-H分布醋酸羰基O-H氨基酸羰基O-H第四十六页，共七十页，2022年，8月28日醋酸与氨基酸水溶液中的

羟基O-H分布氨基酸羟基O-H醋酸羟基O-H第四十七页，共七十页，2022年，8月28日氨、醋酸、丙氨酸-水团簇比较1丙氨酸-20水1醋酸-20水1氨-20水第四十八页，共七十页，2022年，8月28日醋酸-水丙氨酸-水醋酸、丙氨酸中羧基-水氢键网络：环第四十九页，共七十页，2022年，8月28日丙氨酸-水氨、丙氨酸中氨基-水氢键网络：环氨-水第五十页，共七十页，2022年，8月28日纳米氧化物表面水化层的桥结构

—量子化学及从头算分子动力学第五十一页，共七十页，2022年，8月28日纳米团簇表面结构理解与理论设计氢氧化铁水合物的脱水、脱羟反应纳米氧化铁团簇表层中的桥结构水合双核Al(III)中的羟桥结构第五十二页，共七十页，2022年，8月28日纳米团簇表面结构理解与设计纳米材料特异性：巨大的表面体积比通过表面显示其物理和化学性能纳米团簇表面结构：表层结构与环境表面结构：纳米材料设计的重要关键密度泛函方法与从头算分子动力学第五十三页，共七十页，2022年，8月28日金属盐与碱的反应Zn(II)盐、Cu(II)盐在溶液中与碱反应得Zn(OH)2和Cu(OH)2，在固相反应得ZnO和CuOFe(III)盐与碱无论是在溶液中反应还是低温固相反应都只能得到氢氧化铁水合物。第五十四页，共七十页，2022年，8月28日氢氧化铁水合物的脱水、脱羟高温加热条件下氢氧化铁及水合物逐步脱水、脱羟桥生成Fe2O3100ºC前:自由水、吸附水100~180ºC

:配位水180~:

脱羟桥第五十五页，共七十页，2022年，8月28日纳米氧化铁10万倍电镜照片颗粒直径约1nm第五十六页，共七十页，2022年，8月28日纳米Fe2O3局域结构

与表层结构固相-Fe2O3:Fe(III)通过氧桥连接氢氧化铁水合物:Fe(III)通过羟桥连接在室温条件和通常的大气环境中:纳米Fe2O3其表面通常吸附有一薄层水纳米Fe2O3的表层结构:Fe(III)原子可能通过氧桥或羟桥连接？第五十七页，共七十页，2022年，8月28日CPMD模拟纳米Fe2O3团簇的模型基本内核氧桥或羟桥外围随机加水分子团簇化学计量关系Fe4O6(H2O)20大小约1nm11.67.011.6Å第五十八页，共七十页，2022年，8月28日全氧桥结构模拟的1~500步质子向氧桥转移形成羟桥第五十九页，共七十页，2022年，8月28日全氧桥结构模拟的501~1000步羟桥被破坏第六十页，共七十页，2022年，8月28日全氧桥结构模拟10000步后第六十一页，共七十页，2022年，8月28日全羟桥结构模拟10000步后第六十二页，共七十页，2022年，8月28日碱性环境模拟10000步后第六十三页，共七十页，2022年，8月28日CPMD模拟纳米Fe2O3团簇的结论有吸附水表面的氧桥不稳定。桥氧通过氢键争夺配位水或吸附水上的氢形成羟桥。通常条件下羟桥稳定。强碱性条件下羟桥也是稳定的。第六十四页，共七十页，2022年，8月28日密度泛函方法:水合Al(III)三角双锥第六十五页，共七十页，2022年，8月28日多羟与五配位构型Protonsharing

桥氧原子上的电荷分布 (a) (b) (c) qμ-O -1.447 -1.463 -1.449 qμ-OH -1.243 -1.251 -1.261第六十六页，共七十页，2022年，8月28日水桥不稳定多羟与五配位构型Protonsharing桥氧原子上的电荷分布

(a)(b)(c) (d)qμ-H2O-1.053-1.081-1.126-1.102qμ-OH-1.249-1.262-1.235-1.245第六十七页，共七十页，2022年，8月28日多羟与五配位构型Protonsharing桥氧原子上的电荷分布qμ-OH

(a)-1.251/-1.239(b)-1.239/-1.240(c)-1.243/-1.246(d)-1.239/-1.251(e)-1.242/-1.254第六十八页，共七十页，2022年，8月28日Al(III)团簇