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铝电解体系电解质熔盐结构的研究,有助于对其电极过程和电解机理的深入理解。目前,国内外科研工作者对铝电解体系电解质熔盐结构的研究尚未达成共识,碱金属铝氟络合物的电子层结构方面的研究尚需深入。
本文选取了铝电解质中公认存在的铝氟离子团单体AlF4-、AlF52-和AlF63-以及它们与碱金属阳离子作用形成的九种电中性离子对——LiAlF4、NaAlF4、KAlF4、Li2AlF5、Na2AlF5、K2AlF5、Li3AlF6、Na3AlF6和K3AlF6作为研究对象,采取量子化学计算的方法,使用Gaussian09软件,从离子团单体的基态几何构型优化和振动频率的计算入手,进而对离子团单体及离子对中原子的净电荷布居、前沿分子轨道能量及能级差、化学键的作用类型与强度进行了研究,并且从热力学角度研究了铝氟离子团分别在有无碱金属阳离子参与情况下的相互转化过程。
研究发现,随着铝氟离子团单体中Al3+配位数增加,Al3+的净电荷绝对值逐渐减小,F-的净电荷绝对值逐渐增大。同种碱金属阳离子在与三种铝氟离子团形成离子对后,净电荷绝对值随着Al3+配位数的增加而减小;对于同种铝氟离子团,随着碱金属阳离子核电荷数的增加,Al3+净电荷绝对值逐渐减小,F-净电荷绝对值逐渐增大。
对于同种铝氟离子团,其向碱金属阳离子转移的电荷数随碱金属阳离子电负性的减小而减少;离子对中每个碱金属阳离子得到的由铝氟离子团贡献给其的电荷随着Al3+配位数的增加而增加;对于同种碱金属阳离子,参与排斥极化的电荷数量随着Al3+配位数的增加而增多。
三种铝氟离子团单体的氧化性活性位点出现在F-周围。铝氟离子团中Al-F键的强度随着Al3+配位数的增加而逐渐减弱。碱金属阳离子与铝氟络合离子团之间所形成的离子键强度随着其核电荷数的增加而逐渐减弱。碱金属阳离子类型对铝氟络合离子团解离过程的影响差别显著。
本文选取了铝电解质中公认存在的铝氟离子团单体AlF4-、AlF52-和AlF63-以及它们与碱金属阳离子作用形成的九种电中性离子对——LiAlF4、NaAlF4、KAlF4、Li2AlF5、Na2AlF5、K2AlF5、Li3AlF6、Na3AlF6和K3AlF6作为研究对象,采取量子化学计算的方法,使用Gaussian09软件,从离子团单体的基态几何构型优化和振动频率的计算入手,进而对离子团单体及离子对中原子的净电荷布居、前沿分子轨道能量及能级差、化学键的作用类型与强度进行了研究,并且从热力学角度研究了铝氟离子团分别在有无碱金属阳离子参与情况下的相互转化过程。
研究发现,随着铝氟离子团单体中Al3+配位数增加,Al3+的净电荷绝对值逐渐减小,F-的净电荷绝对值逐渐增大。同种碱金属阳离子在与三种铝氟离子团形成离子对后,净电荷绝对值随着Al3+配位数的增加而减小;对于同种铝氟离子团,随着碱金属阳离子核电荷数的增加,Al3+净电荷绝对值逐渐减小,F-净电荷绝对值逐渐增大。
对于同种铝氟离子团,其向碱金属阳离子转移的电荷数随碱金属阳离子电负性的减小而减少;离子对中每个碱金属阳离子得到的由铝氟离子团贡献给其的电荷随着Al3+配位数的增加而增加;对于同种碱金属阳离子,参与排斥极化的电荷数量随着Al3+配位数的增加而增多。
三种铝氟离子团单体的氧化性活性位点出现在F-周围。铝氟离子团中Al-F键的强度随着Al3+配位数的增加而逐渐减弱。碱金属阳离子与铝氟络合离子团之间所形成的离子键强度随着其核电荷数的增加而逐渐减弱。碱金属阳离子类型对铝氟络合离子团解离过程的影响差别显著。