氨性溶液中Zn(Ⅱ)-NH3-H2O配合物的量子化学计算研究
为利用锌矿资源的低品位复杂氧化矿，“氨浸-萃取-电积”被视为一种前景广阔的湿法炼锌工艺，但萃取率一直不高，究其原因是萃取过程的研究还不够充分。为了探索萃取机理，了解氨性溶液中的物种结构和性质就显得十分重要。 本文采用量子化学计算方法，对氨性溶液中锌物种结构和性质进行探究，研究主要内容和结论如下: (1)通过对比研究，选择适用于Zn(Ⅱ)-NH3-H2O体系准确性高、资源耗费少的理论方法和基组，结果表明在DFT/B3LYP理论方法下，对Zn2+离子和H、N、O分别采用SDD基组和DZP diffuse基组是不错的选择。 (2)研究了所有Zn(Ⅱ)-NH3-H2O体系四、五和六配位的结构和性质，发现不同配位结构的Zn(Ⅱ)-NH3-H2O配合物呈现出很多相似的变化规律:随着四、五和六配位配合物中水合锌离子[Zn(H2O)m]2+(m=4，5，6)中的H2O分子逐渐被NH3分子取代，配合物中的Zn-N键和Zn-O键长逐渐增加，由于亲和力的不同，Zn-N键长始终小于Zn-O键;配合物的结构对称性与配位H2O分子和NH3分子的空间排布有很大关系，H2O分子和NH3分子空间对称性越高，亲和力越均匀，配合物键角越接近理想构型，结构也越对称;由于Zn2+的极化作用减弱，使Zn-O和Zn-N振动向低频方向移动;而O-H键和N-H键的各种振动频率却出现完全相反的变化，均出现蓝移的现象;自由H2O分子和NH3分子由于与Zn2+离子的相互作用，H和N表面的正电荷增加，O表面的负电荷减少，随着H2O分子被NH3分子取代，Zn2+离子表面电荷主要向NH3分子中的H上转移。四、五和六配位的结构和性质显著不同的是稳定化能，随着H2O分子被NH3分子取代，四配位配合物稳定化能增大，五配位配合物先增大后减小，六配位配合物始终减小。 (3)通过对相同配位NH3分子数的四、五和六配位Zn(Ⅱ)-NH3-H2O配合物稳定化能的比较发现:当配位NH3分子数小于2时，五配位配合物稳定性最高，达到或超过2时，四配位配合物稳定性最高，高配位配位物有向四配位结构转变的可能。
氨性溶液;Zn-NH3-H2O配合物;量子化学;空间排布;物种结构
中南大学
硕士
冶金工程
尹周澜
2014
中文
O645.11;O641.121
91
2015-04-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）