一、离子对水的~(17)O-NMR化学位移和水结构的影响（论文文献综述）
岳金明[1]（2021）在《水系Water-in-salt电解液基础科学问题研究》文中进行了进一步梳理水是天然的阻燃剂和绿色溶剂,以水溶液为电解液的水系二次电池用于大规模储能在安全绿色方面具有先天优势。值得指出地是,Water-in-salt（WIS）电解液的引入成功地将水系电解液稳定窗口由2 V提高到3 V以上,高盐浓度下不仅水的热力学稳定性大大提升,负极侧固态电解质界面（SEI）膜的形成也起到了动力学保护作用。这种高盐浓度具有宽电化学窗口的WIS电解液对实现稳定的高电压长寿命水系电池具有重要意义。高盐浓度WIS电解液表现出很多优势,但也存在着亟待探究的科学问题。一方面,在WIS电解液中,负极表面会形成均匀有效的SEI膜,对于提升电池的输出电压及循环稳定性具有重要作用,但是其相应的形成机制及反应物来源依然存在争议;此外,WIS电解液能有效抑制电极材料的溶解,减少活性物质的损失,但是抑制溶解的工作机理并不清楚;另一方面,与稀溶液相比,高盐浓度WIS溶液中存在较强的离子相互作用,此时传统的离子的传输机制不再适用,所以高盐浓度下离子的输运机制也需要进一步系统地研究。为了更全面地了解WIS电解液的溶液特点及相应的工作机制,我们设计了以下三项工作:第一,在SEI界面膜探究及优化方面,针对SEI界面膜形成机制及来源的科学问题,我们对溶解气体（CO2、O2、Air,Ar）在其中的还原电位及产物展开了科学研究,得到了以下结论:CO2和TFSI-阴离子之间存在着独特的相互作用,这种相互作用依赖于浓度且在5m LiTFSI的溶液中达到最大。依托于这种新型的TFSI--CO2络合物及其还原化学,我们能够将水系电解液界面相的形成与其体相的成分剥离开来,为实现高压水系锂离子电池开辟了一个新的方向。利用这一发现,我们设计了一种以CO2为界面成膜添加剂的低浓度电解液（Salt-in-water,SIW）（CO2-SIW）,它不仅可以实现与WIS电解液相当的电化学稳定性窗口,而且规避了盐浓度过高所带来的黏度高、传质动力学慢、使用温度范围窄、成本高等诸多弊端,实现了电池在较大倍率、高载量厚电极以及超低温下（-40℃）的稳定循环。总结来说,这项工作是对WIS电解液的一个重要修正,对于推动水系电池的实用化具有重要意义,另一方面促进了我们对电解质组分之间复杂相互作用的理解,这种相间化学的操纵也开辟了新的解决途径。第二,在高盐浓度电解液抑制电极材料溶解方面,针对其抑制电极材料溶解机理的科学问题,我们对Na3V2（PO4）3正极在三种不同浓度水系电解液中的溶解问题展开了科学研究。我们发现,质量溶解不仅是一个由吉布斯自由能决定的趋向于热力学稳定的过程,溶解动力学（包括黏度、迁移速率和界面性质）也是影响物质溶解速率的关键因素,而热力学和动力学的影响因素可以通过改变盐与溶剂的比例进行调节。在三种不同浓度的电解液（1m NaOTf,9m NaOTf,9m NaOTf+22m TEAOTf）中,采用多种电化学和化学方法探讨了不同循环时间、不同循环周数以及不同荷电状态下的Na3V2（PO4）3正极的溶解现象。结果表明,超高浓度电解液中具有高的黏度、低的钒离子扩散系数、低的水的极性和较小的溶质-水界接触面积,这些因素一方面使得时间累积下的溶解物减少,显着降低了热力学控制溶解度,另一方面在物理空间上实现了溶解物质的界面约束,显着降低了动力学控制的溶解速率,从而导致“表面限域”效应的出现,最终提高了实际应用中水系钠离子二次电池的循环稳定性。更重要地是,这里所提出的“表面限域”作用机理对高盐浓度电解液抑制电极材料溶解现象做出了系统全面的解释。第三,在高盐浓度电解液中离子输运方面,针对强离子相互作用下离子传输的科学问题,我们对离子在WIS电解液中的输运机制展开了科学研究。结合多种实验手段（核磁共振、同步辐射X射线衍射、散裂中子散射等）以及分子动力学模拟探究了WIS电解液中特有的微观结构,并揭示了溶液结构与离子输运的内在联系。在此基础上,我们首次提出了WIS电解液中的离子输运模型,其中类固体的纳米阴离子团簇会构成超流体有序骨架,而锂离子则能够像带电球形离子一样在任何区域内相对自由地运动。我们的模型可以对电导率-黏度的去耦合以及阴离子与水之间的微观相分离等现象给出统一的解释,此外,基于高盐浓度电解液所给出是一种全新的结构模型,该模型特有的锂离子传导机制可以弥补固态导体和稀溶液导体之间的空白。
蒋礼威[2]（2019）在《新型水系碱金属离子电池研究》文中认为水系碱金属离子电池由于具有安全、无毒以及低成本等特点而成为大规模储能的候选新型电池体系之一。由于地壳中钠和钾的丰度远高于锂的丰度,水系钠离子电池和水系钾离子电池更具有低成本优势。本论文围绕水系钠离子电池和水系钾离子电池展开了以下三个工作:第一,Water-in-Salt（Wi S）电解液是一类具有超高浓度的水溶液,可以使水系电解液实现较宽的窗口。然而目前水系钠离子电池体系中尚无合适的Wi S电解液,限制了水系钠离子电池的能量密度。我们将大半径阳离子的四乙基三氟甲磺酸铵盐（TEAOTF）和三氟甲磺酸钠盐（Na OTF）共同溶于水中,设计了一种新型惰性阳离子协助的超高浓度Wi S电解液。该电解液具有高达31 m的浓度（9 m Na OTF+22 m TEAOTF）且其仍能保持较低粘度（25℃下为30.2 m Pa·s）和较高电导率（25℃下为11.2 m S/cm）。我们通过拉曼光谱、核磁共振谱分析了电解液中的阴-阳离子和盐-水相互作用特点,并通过分子动力学模拟揭示了电解液中阴阳离子配位结构。该电解液具有多种优点:具有较宽的电压窗口,能有效抑制Na Ti OPO4负极析氢;大半径TEA+阳离子不会嵌入正负极,可以避免阳离子混合电解液中普遍存在的阳离子共嵌入问题;由于该电解液中的自由水少,能有效抑制电极溶解等。利用该电解液组装的Na1.88Mn[Fe（CN）6]0.97·1.35H2O//Na Ti OPO4全电池实现了1.74 V平均电压、71 Wh/kg的能量密度、800周循环寿命。基于该电解液,我们还研究了Na Mn HCF//Na Ti2（PO4）3全电池,进一步将水系钠离子电池的能量密度提高至87 Wh/kg。第二,鉴于钾基的正负极以及相应水系电解液的研究相对较少,目前尚无水系钾离子全电池的报道。我们提出了一种全新的水系钾离子全电池体系:其中正极材料为Fe部分取代Mn的钾基普鲁士蓝KxFeyMn1-y[Fe（CN）6]w·z H2O、负极材料为有机染料苝艳紫红29（PTCDI）、电解液为饱和三氟甲基磺酸钾水溶液（22m KOTF）。其中Fe取代Mn最优比例的K1.85Fe0.33Mn0.67[Fe（CN）6]0.98·0.77H2O正极,具有高比容量（135 m Ah/g）和极好的倍率性能（100C电流密度下能保持70%的容量）以及超长的循环寿命（超过10000周）。通过非原位XRD、X射线近边吸收谱以及第一性原理计算研究发现,Fe取代不仅能够改变Mn2+/Mn3+-N电对的变价特点,抑制充电过程中的立方相到四方相的相变,而且能够提高普鲁士蓝正极的电子电导和离子电导。此外PTCDI负极具有较高的容量（125m Ah/g）,电解液也具有宽电压窗口（3 V）、高电导率（25℃为76 m S/cm、-20℃为10 m S/cm）和抑制正负极溶解作用等特点。在正极和负极以及电解液的协同作用下,该水系钾离子全电池具有80 Wh/kg的能量密度,在4C下循环2000周后,容量保持率为73%。此外,我们还组装了11 m Ah的小型软包全电池,证明了其在低倍率0.1C/0.5C下以及宽温范围（-20-60℃）内都具有良好的电化学性能。随后,我们利用Cu部分取代Mn的钾基普鲁士蓝材料作为正极,有机材料PNTCDA作为负极,将水系钾离子全电池能量密度进一步提高至102 Wh/kg。第三,低温电池技术近年来受到广泛关注。然而,由于低温下电解液的离子电导率迅速降,电极（尤其是插层型电极）的离子扩散速率变得非常慢,大多数电池在极低温下的性能非常差。受启发于汽车防冻液中利用水和乙二醇按照一定比例混合就能使得溶液在更低温度下保持液态的特点,我们设计了以水和乙二醇混合液体为溶剂、以三氟甲磺酸钠为溶质的钠基防冻液电解液。该电解液在不同温区都具有一定的钠离子电导率（25℃、-20℃、-40℃、-60℃的电导率分别为27 m S/cm、4.2 m S/cm、0.78 m S/cm、0.05 m S/cm）,使得嵌入型普鲁士蓝类似物Na1.65Fe0.21Mn0.79[Fe（CN）6)]0.92·2.08H2O正极和Na Ti2（PO4）3负极在-60℃的低温下进行可逆充放电。水中引入乙二醇能够增宽电解液液态温区范围的现象应该与氢键相互作用相关,因此我们通过1H核磁共振谱分析了防冻液基电解液中氢键相互作用。该全电池在室温下输出的平均电压可达1.42 V,能量密度可达80Wh/kg。此外,得益于钠基防冻液基电解液能够有效减少普鲁士蓝正极材料在循环过程中的溶解,该全电池在室温下能实现5000周以上的循环寿命。
杨军[3]（2019）在《水化硅铝酸钙微结构和性能的分子动力学模拟研究》文中进行了进一步梳理水泥基材料的低能耗和环境友好设计理念使其在制备时高掺富铝矿物掺合料（粉煤灰、矿粉等）,而矿物掺合料水化释放的Al3+易掺杂进入水化硅酸钙（C-S-H）凝胶结构中,形成水化硅铝酸钙（C-A-S-H）凝胶。C-A-S-H凝胶作为水泥基材料的主要水化产物与胶结相,其微结构和性能是决定水泥基材料服役性能的基本单元。然而,目前关于C-A-S-H凝胶在分子尺度的结构和性能以及其在侵蚀环境下的演变机理尚未明确。本文利用实验结合分子动力学模拟的方法,研究了Al掺杂对C-A-S-H凝胶纳米尺度结构和性能的影响机理,探明了C-A-S-H凝胶固化Cl-的机理,揭示了硫酸盐侵蚀条件下C-A-S-H凝胶组成、微结构和力学性能的演变规律。论文取得了如下创新性成果:（1）分子尺度上,C-A-S-H具有类似Tobermorite晶体的层状结构特性。常温下,当Al/Si低于0.1时,Al全部进入C-A-S-H结构中,Al/Si超过0.1时,部分Al会进入C3AH6相。Al[4]在C-A-S-H中可桥接断裂的硅氧链,与同摩尔量的Si相比,Al掺杂对硅铝氧链MCL的影响相同,但导致C-A-S-H凝胶层间距增大;（2）分子尺度上,C-S-H呈现层状材料的力学特性,沿主层方向的化学键密度较大,力学性能较高,而层间方向上主要依靠氢键和少量离子键结合,力学性能较弱;常温下,掺杂Al桥接了断裂的硅氧链,形成的硅铝氧长链有助于提升C-A-S-H沿y轴方向的力学性能,但对C-A-S-H沿x和z轴方向力学性能影响较小,C-A-S-H仍表现层状材料的力学特性。（3）80°C高温养护时,Al掺杂可促使C-A-S-H凝胶层间形成交联结构,生成交联C-A-S-H凝胶。Al引导的交联显着改变了C-A-S-H中硅铝酸钙骨架结构。Al-O键桥接有缺陷的硅氧链短链,并形成硅铝氧链支链,将层状的C-S-H转化为网络状的交联C-A-S-H。另一方面,硅铝氧链支链的形成降低了层间空间连通性,阻碍了层间水分子运动,增强了硅铝酸钙骨架对水分子吸附,大幅度下降层间水分子的运动能力,提升了硅铝酸钙骨架的稳定性。Al引导的交联显着增强C-A-S-H沿层间方向的杨氏模量和抗拉强度,层间所有桥位置均形成交联时,交联C-A-S-H沿层间方向的力学性能与其沿主层方向力学性能相当。（4）C-（A-）S-H纳米孔表面的硅氧链和平衡电荷的Ca2+使得周围水分子具有玻璃态的结构和动力学特征,水分子呈层状分布、有序取向结构,其偶极矩增加、扩散系数降低。C-（A-）S-H表面硅氧链上的非桥氧可作为阳离子吸附位点,吸附的阳离子与Cl-形成离子对,使C-（A-）S-H对Cl-产生吸附,即C-（A-）S-H通过表面阴阳离子对固化Cl-;Ca/Si不变时,掺杂Al桥接了C-S-H结构中断裂的硅氧链,降低了其对表面Ca2+的吸附,减少了表面阴阳离子对数目,削弱了C-A-S-H对于Cl-的吸附固化能力。相比同聚合度的纯硅氧链,Al取代Si增加了C-A-S-H主层的负电荷,增强了其对表面Ca2+的吸附,增加C-A-S-H表面的离子对数量,其吸附固化Cl-的能力增强,故提升C-A-S-H的Ca/（Al+Si）或固定Ca/（Al+Si）时提升其Al/Si可增强其固化Cl-的能力;阳离子也会影响C-A-S-H固化Cl-的能力。与氧原子和Cl-结合较强的阳离子,能同时与C-A-S-H表面硅铝氧链和Cl-之间形成稳定的化学键,阴-阳离子对结构稳定,有助于C-A-S-H固化Cl-。C-A-S-H纳米孔溶液阳离子固化Cl-能力的大小顺序为:Mg2+>Ca2+>Na+>K+。（5）SO42-侵蚀作用会导致水泥浆体中C-A-S-H凝胶脱钙和脱铝,C-A-S-H凝胶的Ca/Si和Al[4]/Si降低,MCL增加,微结构发生演变,导致结构中钙硅铝骨架破坏,C-A-S-H凝胶的力学性能（压痕模量和硬度）降低。胶凝浆体中掺入矿渣后,水化后期矿渣的火山灰反应可释放Al3+与孔溶液中侵入的SO42-反应,减轻SO42-侵蚀对C-A-S-H凝胶的脱钙、脱铝作用,从而削弱了SO42-侵蚀对C-A-S-H凝胶钙硅铝骨架的破坏,延缓C-A-S-H凝胶的力学性能退化。论文的研究成果可为可持续、环境友好水泥基材料的设计制备及其在海洋服役环境中的长寿命调控提供理论依据。
张静[4]（2019）在《功能性凝胶因子的设计合成及凝胶性能的研究》文中研究说明目前,超分子凝胶是超分子化学领域的研究热点之一。通过对凝胶因子进行合理的结构设计,使其对外界刺激（如机械力、温度和酸碱度等）具有刺激响应性,并将其广泛应用于环境污染治理、药物缓控释和组织工程材料等领域。超分子凝胶已经逐渐发展成为一类具有广阔应用前景的功能性纳米材料。本文设计合成了一系列芳缩醛取代的葡萄糖酰胺类凝胶因子Gn（n=1,2,3,4）,并测试了其凝胶性能,系统研究了Hofmeister序列阴离子对Gn超分子水凝胶触变性能的调控以及自组装机理的影响。并以Gn和脂肪酸掺杂制备双组份凝胶体系,对其凝胶性能、流变学性能以及在环境治理方面的潜在应用进行了研究。基于Gn水凝胶体系,系统研究了Hofmeister序列阴离子对超分子水凝胶性能的影响。发现按照Hofmeister序列的盐析盐到盐溶盐的顺序,超分子水凝胶的凝胶能力、热稳定性以及机械性能逐渐变弱,从而实现了对水凝胶性能的调控。通过和粘度B系数关联以及对FT-IR、1H NMR、XRD等表征结果的分析,Hofmeister序列阴离子的加入不仅会改变本体水的结构,从而影响凝胶因子的溶解度;还可能直接和凝胶因子发生作用,影响其自组装过程。此部分研究为更好的理解Hofmeister序列对于超分子水凝胶自组装机理影响的研究提供参考。研究了长链脂肪酸的加入诱导Gn形成双组份室温凝胶体系的性能,其中G2-A16双组份凝胶体系能够室温凝胶四种有机溶剂和水,且形成的凝胶具有高效的自愈性、粘弹性和室温相选择性。其粉末可以直接用于处理硝基苯/邻二氯苯和工业盐水的两相混合物,只需要在室温下经由简单的机械震荡可以选择性凝胶混合体系中的芳香溶剂,使这类芳香溶剂的分离过程变得简便,易于操作,因此在此类盐水处理方面具有潜在的应用价值。另外,G2-A16干凝胶在染料废水的处理方面也表现出优异的性能。FT-IR,1H NMR和XRD表明G2-A16是由π-π堆积作用、氢键和范德华力共同作用形成的超分子凝胶。此部分研究为室温凝胶因子的设计提供参考。
庄欣明[5]（2018）在《铵盐水溶液结构研究》文中指出硫酸铵是一种常用的氮肥,也是配置硫酸亚铁铵溶液的主要原料,构成离子为硫酸根离子(SO42-)和铵根离子（NH4+）,两种离子均属于着名的Hofmeister序列中的离子。但是,目前尚未有人对（NH4）2SO4水溶液的微观结构进行过较为系统的研究。本论文分别采用X射线衍射技术、Raman光谱技术以及分子模拟技术研究了（NH4）2SO4水溶液的结构,并在此基础上研究了K+与Cl-对溶液结构的影响,同时对三种结果进行了对比。实验结果表明,随着溶液中氢键网络结构的破坏程度加剧,DDAA型与自由羟基型氢键网络结构所占比例下降,DAA、DDA、DA型氢键网络结构有不同程度的上升,且阴阳离子浓度上升到一定数值时,溶液中出现阴阳离子相互作用的离子对。其在X射线的衍射谱图上的具体表现为:13.5°处的主峰逐渐尖锐且向高角度偏移,18.5°处的肩峰逐渐消失;结构函数F（Q）在0.225 nm处的峰逐渐升高,在0.300 nm处的峰逐渐降低;Raman谱图中3200 cm-1处的峰强度降低,3400 cm-1处的主峰发生蓝移,且超额拉曼谱图中的正峰面积与负峰面积随之增大,增大趋势的转折点为溶液中接触离子对大量存在时的质量分数,在（NH4）2SO4水溶液中为12.00%,在NH4Cl水溶液中为15.00%;分子模拟研究中,O-O径向分布函数与O-H径向分布函数主峰向r值减小的方向偏移,对应峰面积降低,对应离子与水分子的径向分布函数主峰向r值增大的方向偏移,且峰面积减小,减小趋势转折点与溶液中接触离子对大量存在的点相同,同样的规律也发现在扩散系数的变化上;通过对混合溶液的研究可以发现,离子对溶液中氢键网络结构的影响强度为:SO42->Cl-,K+>NH4+;并且SO42-更易于与NH4+形成离子对。
姜丽丽[6]（2017）在《磁场-碳纳米管协同作用下循环冷却水抑垢和污染物吸附行为的研究》文中研究说明随着钢铁工业的迅速发展,工业用水量大幅度上升。为了节约淡水资源、降低水耗,同时响应国家“节能减排”的号召,目前钢铁企业已广泛采用循环冷却水+废水处理后做冷却水补充水的供水模式。但由此也带来循环水结垢、腐蚀、重金属和有机物污染等一系列的问题。因此,急需寻找一种无污染、低成本、处理效果稳定的方法来同时达到抑垢除垢和去除重金属及有机污染物的目的。基于此本论文以钢铁工业循环冷却水为对象,提出一种磁场和碳纳米管协同作用的新型水处理方法,并对循环冷却水处理过程中的水垢形成和污染物吸附行为和机理,抑垢和除污效果,尤其是磁场与碳纳米管协同作用的行为、机理和效果进行研究,以期为新方法的技术开发和应用提供理论和技术支撑。论文的主要研究内容和结果如下。（1）进行了磁场单独作用的循环水处理实验,明确了磁场抑制水垢生成的效果和机理。结果表明,无磁场（OT）时循环水电导率基本无变化,表明循环水中导电离子的数量基本不变,循环水趋于稳定。有磁场时,循环水的电导率逐渐增加;磁场强度为0.5T时,循环水的电导率最高,表明导电离子的数量最多,抑制水垢生成的效果最好。最佳磁场条件是:离子浓度K4（900 mg/L）,磁场强度K3（0.5 T）,水温 K2（303 K）,时间 K3（54h）,水速 K1（0.17m/s）。无磁场（OT）时循环水的抑垢率一直为零,水中的钙镁离子与碳酸根离子能够结合形成碳酸钙或碳酸镁沉淀。磁场强度为0.5T时,抑垢率最高,54h时抑垢率达到38%。磁场处理条件下循环水的分子内能相对变化量逐渐降低,分子活化能相对变化量逐渐升高,表明循环水趋于稳定状态,钙镁离子更不易与碳酸根离子结合,能够起到抑垢的作用。无磁场时循环水生成的水垢主要以方解石为主;有磁场时循环水形成的水垢主要以文石和球霰石为主。（2）进行了 Fe304/MWCNTs复合材料制备及循环水Pb2+和Zn2+的吸附实验。TEM图像显示大量Fe304纳米颗粒附着在碳纳米管的表面,颗粒直径约为10nm,具有超顺磁性。Fe304/MWCNTs的红外光谱中发现在波数599 cm-1处有一新出现的Fe-○振动峰。XPS图谱表明:在Fe3O4/MWCNTs中存在C、O和Fe三种元素,原子比例是C:O:Fe=0.82:0.11:0.07。根据元素比例计算得到Fe304的质量分数是14.20%。Fe304/MWCNTs的磁滞回线呈现为S型,饱和磁化强度为49.32 A.m2/kg,剩磁和矫顽力都为0,具有超顺磁性。随着溶液pH值的升高,Fe3○4/MWCNTs对Pb2+和Zn2+的吸附量明显增加,pH=5时吸附量达到最高值。吸附动力学结果表明,在6 h时吸附过程达到饱和,对Pb2+和Zn2+的吸附的平衡吸附量分别为48.29 mg/g和2.55 mg/g,并且吸附过程均符合准二级动力学模型。Fe3○4/MWCNTs对Pb2+和Zn2+的吸附过程符合Langmuir等温线模型,Pb2+和Zn2+的理论最大吸附容量分别为69.25和3.979 mg/g。（3）进行了 NH2-SH-Fe304/o-MWCNTs复合材料的制备及吸附实验。结果表明,从TEM图像可以看出Fe304/o-MWCNTs表面负载了氨基和巯基的薄膜,同时均匀、一致的Fe304纳米颗粒附着在碳纳米管的表面,其粒径约为10nm。红外光谱图表明在碳纳米管的表面负载了氨基和巯基,TGA结果表明负载在碳纳米管表面的氨基质量分数约为2.25%,巯基的质量分数约为14.6%。吸附实验结果表明,在pH=6时,NH2-SH-Fe3O4/o-MWCNTs对铅离子、锌离子、苯酚的平衡吸附量分别达到199.6、179.8和56.2mg/g,对铅离子和锌离子的去除率分别达到98%和84%。吸附动力学结果表明:吸附过程符合准二级动力学模型。吸附等温线结果表明,NH2-SH-Fe3O4/o-MWCNTs对Pb2+、Zn2+和苯酚的吸附过程更符合Freundlich模型。吸附热力学实验结果表明,NH2-SH-Fe304/o-MWCNTs对铅离子、锌离子、苯酚的吸附过程属于自发吸附,对铅离子和锌离子的吸附过程属于物理和化学吸附共同作用,而对苯酚的吸附过程属于物理吸附。吸附过程是吸热过程。（4）进行了磁场和碳纳米管协同作用的循环水处理实验。结果表明,TEM图像显示纯化后的多壁碳纳米管插入到氧化石墨烯片层之间,氧化石墨烯和碳纳米管连接在一起形成空间立体结构。NH2-SH-GO/o-MWCNTs的傅里叶红外光谱显示位于1106 cm-1处存在Si-O伸缩振动峰,1445 cm-1处出现新的C-H伸缩振动峰,Si-C、Si-O、Si-N、S-H、-NH2基团吸收峰的出现直接证明氨基和巯基成功负载到GO/o-MWCNTs的表面。XPS结果显示在所制备的吸附剂中存在C、○、N、S和Si元素,其原子百分比分别为82.55%,11.76%,2.76%,1.56%和1.37%。电导率发生微小的波动,而当对循环水施加0.27 T的磁场时,在磁处理时间15min时电导率就迅速增加到285μs/cm。未经过磁处理的循环水的分子活化能的变化量几乎不变。当磁场强度是0.27T时分子内能的相对变化量轻微降低。磁场和碳纳米管协同作用时,磁场仍能起到抑垢的作用,并没有因为碳纳米管的加入抑垢的作用而减弱。同时磁场的存在又促进吸附剂对金属离子的吸附,抑制了对苯酚的吸附。提高温度使循环水的电导率增加,对分子内能的影响不大,降低了分子活化能。此外,提高温度有助于提高吸附剂对铅离子和苯酚的吸附量。
马凯[7]（2016）在《溶液中金属离子配体置换及其在金属离子去除的机理研究》文中提出金属元素广泛存在于地球上,并在人类社会的很多领域发挥着重要的作用。与固态金属化合物相比,溶液中的水合金属离子反应活性更高、与其他化合物接触的概率更大,相应表现出了更为复杂的迁移转化行为。与此同时,大规模的使用金属矿物以及不恰当的后处理方式导致大量金属化合物流入自然水体并造成了严重的生态威胁。因此,研究溶液中金属离子的配位结构及其处理方法具有重要的理论与现实意义。本文应用核磁共振、拉曼光谱、乌氏粘度法以及分子动力学模拟法,研究了不同金属离子对近程/长程水团簇结构的影响作用,获取金属离子第一水合层的精确结构信息。采用等温滴定量热仪、乌氏粘度法、XAS表征技术,获得了四种金属离子与2-甲基戊二酸分子结合的热力学与结构参数。以玉米淀粉、丙烯酸、改性沸石、过硫酸钾、MBA为原料制备了能够高效吸附溶液中金属离子的复合材料。最后,联合采用量子力学计算与EXAFS拟合分析,探讨了复合材料吸附金属离子的微观机理。在水溶液中,加入金属离子能够促进离子周围水分子的氢键缔合作用,但同时会导致溶液的长程有序结构特征显着下降,其影响作用的相对能力为:Cr3+>Fe3+>Cu2+>Zn2+。溶液中Cr3+、Fe3+、Cu2+、Zn2+的第一配位层水分子数均为6,且离子与第一配位层氧原子的平均距离约为1.994-2.173?。相较水分子,2-甲基戊二酸分子与四种离子的亲和力更强,因而能够置换出离子周围的水分子而发生络合反应。对于稳定的络合物,Zn2+与Cu2+的配位原子数分别为7.2、4.6,但是Zn2+第一配位层原子的无序度更高,相比之下,Fe3+、Cr3+能够与周围的2-甲基戊二酸、水分子形成结构相似的双金属络合体系。自制复合材料能够高效吸附去除溶液中金属离子,且对四种离子的吸附容量分别超过907.97 mg/g(Fe3+)、651.42 mg/g(Cr3+)、911.15 mg/g(Cu2+)、589.45mg/g(Zn2+),其吸附机理在于水分子与羧基共同参与下的螯合配位作用。对高聚物中金属离子配位结构的成功解译,说明DFT计算与XAS分析是非常适合于高聚物吸附机理的研究手段。
熊碧[8]（2014）在《纤维素在碱/尿素体系中溶解机理的核磁共振研究》文中研究说明纤维素是地球上储量最大的可再生生物质资源,其来源非常广泛,具有生物可降解性、生物相容性,有望成为未来主要的化工能源之一,并在材料领域有广泛的应用前景。但是,由于其结构上高结晶性和复杂的氢键,纤维素难溶于一般的溶剂。其难溶难熔性极大地制约了纤维素的发展和应用。迄今为止,工业生产纤维素的方法仍是粘胶法,该方法由于大量使用CS2和重金属离子造成了严重的环境污染。寻找新的纤维素溶剂、探究纤维素的溶解机理成为纤维素研究的重要课题。张俐娜院士团队开发了一系列纤维素溶解的碱／添加物水溶剂体系,发现预冷到-12℃的7%NaOH/12%尿素水溶液、9.5%NaOH/4.5%硫脲水溶液和4.5%LiOH/15%尿素水溶液能快速溶解纤维素。他们基于这一溶剂体系制备出了许多纤维素丝、膜和凝胶材料,并初步提出了纤维素在该溶剂体系的溶解机理。他们认为纤维素在碱／尿素体系中的溶解过程是溶剂小分子与纤维素大分子之间的动态自组装过程,NaOH水合物与纤维素上的羟基作用,破坏纤维素分子内和分子间的氢键,使纤维素溶解,尿素在纤维素和NaOH的络合物外层自组装,形成管道包合物,从而防止纤维素分子聚集。本论文在此基础上,利用核磁共振技术,通过化学位移、弛豫时间、DOSY扩散等方法,研究了纤维素在碱／尿素体系中的溶解机理。具体研究从溶剂体系的组成——碱和尿素入手,从四个方面展开：1)体系中氢键作用；2)阳离子在溶解中的作用；3)尿素在纤维素溶解中的作用；4)通过比较甲基纤维素和纤维素在碱尿素体系中的溶解行为差异,进一步确证溶解机理。最终提出了纤维素碱／尿素体系低温溶解的氢键破坏-稳定化的溶解机理模型。氢键是纤维素溶解过程中最重要的相互作用。因此本论文首先通过核磁共振化学位移和弛豫时间,从分子水平上研究了纤维素在NaOH/尿素体系中的溶解行为。实验结果表明NaOH对纤维素的溶解起了重要作用,而尿素与纤维素之间没有明显的相互作用。通过对NaOH尿素和NaOH/尿素溶液的结构和动力学的研究,发现NaOH的加入增强原有的水氢键结构,而尿素则对水的氢键结构有一定的破坏作用。此外,温度降低有利于氢键结构的稳固。NaOH在纤维素溶解中起到了重要作用,NaOH提供的OH-能有效地破坏纤维素的分子内和分子间氢键导致纤维素的溶解,而尿素在纤维素氢键破坏方面的影响不大。同样作为强碱,KOH也能提供OH-离子,但KOH仅能使纤维素溶胀而不能溶解。这一现象说明,在碱水溶剂体系中除了OH-在纤维素氢键破坏中起了非常重要作用外,碱中的阳离子也在纤维素的溶解中扮演着举足轻重的角色。比较了LiOH、 NaOH和KOH对纤维素的溶解能力和化学位移,实验结果表明OH-破坏了纤维素分子间的氢键促使纤维素更好地分散在水体系中,而阳离子则维持了纤维素链在溶液中的稳定性。动力学研究进一步证明纤维素与碱相互作用的强度为LiOH>NaOH>KOH。对体系中物质的存在状态分析可知,阳离子以水合离子的形式存在于溶液中,Li+和Na+结合水的能力强,可增强水的氢键结构,能够稳定纤维素的羟基。而K+由于结合水的能力相对较弱,难以稳定纤维素的羟基达到很好的分散溶解。因而LiOH和NaOH能溶解纤维素,而KOH不能溶解纤维素。此外研究还发现,ZnO的加入也同样可以提高纤维素的溶解度和溶液稳定性,而其原因也在于ZnO在碱性溶液中形成的[Zn（OH）4]2能够很好地稳定体系中被OH-破坏了分子内氢键的纤维素,从而提高纤维素的溶解性和稳定性。在研究了碱的作用后,本论文重点讨论了尿素在溶剂体系中的作用。尿素的存在能够在一定程度上稳定纤维素碱水溶液,有效地防止其凝胶化。从对尿素与纤维素及尿素与溶剂如NaOH、水分子之间的相互作用研究发现,尿素与纤维素和NaOH之间没有强的相互作用并且尿素对水结构的影响也很小。结合尿素能使纤维素溶液稳定性增强这一特点推测：尿素与纤维素的疏水部分作用从而影响纤维素的溶解性和在水溶液中的稳定性。尿素与纤维素的疏水部分作用,防止纤维素的疏水部分与极性溶剂的直接相互作用,降低了纤维素分子之间自聚集的倾向,因而使纤维素溶液更加稳定。硫脲和PEG在纤维素溶解中起到的作用与尿素相似。因此,在纤维素溶解在碱／尿素溶剂体系过程中,OH-离子破坏纤维素分子内和分子间的氢键,阳离子水合离子稳定游离出来的纤维素的羟基,而尿素分子稳定纤维素的疏水部分,三者的共同作用使纤维素分子在该体系中能形成稳定的溶液。最后研究了甲基纤维素在NaOH/尿素水溶剂体系中的溶解情况。通过甲基纤维素在水、尿素和NaOH溶液中的溶解及纤维素和甲基纤维素在NaOH/尿素体系中溶解情况的比较,进一步证明了前面提出的纤维素在碱尿素体系中的溶解机理。即NaOH破坏了纤维素和甲基纤维素分子内和分子间的氢键,并利用水合阳离子稳定纤维素和甲基纤维素的羟基,而尿素分子则稳定纤维素分子疏水的骨架部分,减少纤维素和甲基纤维素分子疏水部分与极性溶剂的直接接触,从而提高了溶液的稳定性。本论文提出的纤维素在碱／尿素体系中的氢键破坏-稳定化的溶解机理,对纤维素在其他体系中的溶解过程的研究有一定的借鉴意义,此外也为更好地了解纤维素溶解,寻找新的纤维素绿色新溶剂和实现纤维素的工业化生产提供理论支持。
顿珠次仁,严志宏,达瓦潘多,陈静,益西拉姆[9]（2014）在《水的多分子簇结构及改变团簇结构方法的研究进展》文中进行了进一步梳理水是地球上数量最多的分子型化合物.本文对水的多分子簇结构以及针对改变水的多分子团簇结构方法的研究进展进行了综述,为水对人类健康,农业,畜牧业、工业等多种领域当中利用提供科学依据.
和劲松,杨宏伟,甘晓玲,蔡然,朱松明,于勇,李建平,木泰华,祝万鹏[10]（2011）在《离子对液态水缔合构造影响的能量表征》文中研究说明利用差示扫描量热法（DSC）,从能量变化的角度研究了在0-1.0 mol·L-1浓度范围内,KCl、MgCl2与CaCl2对液态水缔合构造的影响,并与17O-NMR化学位移δ(17OH2)的分析结果进行比较.随KCl、MgCl2与CaCl2浓度的升高,液态水的δ(17OH2)呈线性增加,而表观活化能（-E’/R）呈线性减小.并且δ(17OH2)与-E’IR对盐类浓度的变化率的大小满足如下顺序:KCl<MgCl2<CaCl2.基于二态模型,可以证明伴随盐类浓度的改变,液态水化学位移的变化量△δ与其摩尔内能的变化量△E满足线性关系.以上结果表明,KCl、MgCl2与CaCl2对水分子的构造化具有促进作用,在对水分子缔合构造的表征上,液态水的内能变化与17O-NMR化学位移具有等效性.
二、离子对水的~(17)O-NMR化学位移和水结构的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、离子对水的~(17)O-NMR化学位移和水结构的影响（论文提纲范文）
（1）水系Water-in-salt电解液基础科学问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 单位说明 |
| 缩写说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 水系电池研究背景 |
| 1.1.1 有机锂离子电池及其安全问题 |
| 1.1.2 水系电池简介 |
| 1.2 水系碱金属离子电池研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 全球水系碱金属离子电池 |
| 1.2.2 我国水系碱金属离子电池 |
| 1.2.3 Water-in-salt电解液 |
| 1.3 水系锂离子电池研究进展 |
| 1.3.1 锂离子电极材料研究进展 |
| 1.3.2 Water-in-salt电解液在水系锂离子电池中的应用 |
| 1.4 水系钠离子电池研究进展 |
| 1.4.1 钠离子电极材料研究进展 |
| 1.4.2 Water-in-salt电解液在水系钠离子电池中的应用 |
| 1.5 Water-in-salt电解液中若干基础科学问题 |
| 1.5.1 固态电解质界面膜的形成机制 |
| 1.5.2 高浓度电解液抑制电极材料溶解机理 |
| 1.5.3 高盐浓度电解液离子传输机制 |
| 1.6 本论文的研究内容 |
| 第2章 Water-in-salt电解液CO_2诱导界面SEI膜形成机制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 电解液的配置与正负极材料的合成方法 |
| 2.2.2 电解液与材料的表征方法 |
| 2.2.3 三电极装置中Mo_6S_8的首周放电测试 |
| 2.2.4 常规软包全电池的组装及测试工艺 |
| 2.2.5 厚电极软包全电池的组装及测试工艺 |
| 2.2.6 低温软包全电池的组装及测试工艺 |
| 2.2.7 有机体系Mo_6S_8扣式电池的组装 |
| 2.2.8 分子动力学计算方法 |
| 2.3 实验结果及讨论 |
| 2.3.1 不同气体氛围对放电容量的影响 |
| 2.3.2 不同气体氛围下循环后Mo_6S_8极片的表征结果 |
| 2.3.3 Salt-in-water电解液的物理化学性质 |
| 2.3.4 Salt-in-water电解液与CO_2的相互作用 |
| 2.3.5 CO_2-Salt-in-Water电解液下的电化学性能 |
| 2.3.6 CO_2-Salt-in-Water电解液下的动力学性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Water-in-salt电解液表面限域抑制电极材料溶解机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 电解液的配制与正负极材料的合成方法 |
| 3.2.2 材料表征与电化学测试方法 |
| 3.2.3 溶解测试实验 |
| 3.3 实验结果及讨论 |
| 3.3.1 不同浓度电解液中溶解现象的对比 |
| 3.3.2 不同浓度电解液中电化学性能的对比 |
| 3.3.3 不同浓度电解液中循环后极片的表征 |
| 3.3.4 Water-in-salt电解液抑制溶解动力学解释 |
| 3.3.5 Water-in-salt电解液抑制溶解热力学解释 |
| 3.3.6 溶解抑制与Noyes-Whitney方程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Water-in-salt电解液类固态离子传输机制探究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 电解液的配置 |
| 4.2.2 电化学测试及电解液表征方法 |
| 4.2.3 分子动力学模拟方法 |
| 4.3 实验结果及讨论 |
| 4.3.1 Water-in-salt电解液中电导率与黏度的去耦合现象 |
| 4.3.2 Water-in-salt电解液中的微观相分离 |
| 4.3.3 Water-in-salt电解液中的阴离子骨架与水团簇 |
| 4.3.4 Water-in-salt电解液中阴离子间的反关联运动 |
| 4.3.5 Water-in-salt电解液中锂离子的传输机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）新型水系碱金属离子电池研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 水系碱金属离子电池研究背景介绍 |
| 1.2 水系碱金属离子电池原理 |
| 1.3 水系锂离子电池研究进展 |
| 1.3.1 传统水系锂离子电池 |
| 1.3.2 Water-in-Salt水系锂离子电池 |
| 1.4 水系钠离子电池研究进展 |
| 1.4.1 传统水系钠离子电池 |
| 1.4.2 Water-in-Salt水系钠离子电池 |
| 1.5 水系钾离子电池研究进展 |
| 1.5.1 传统水系钾离子电池 |
| 1.5.2 Water-in-Salt水系钾离子电池 |
| 1.6 低温水系碱金属离子电池研究进展 |
| 1.7 本论文的研究思路与内容 |
| 第2章 含惰性阳离子的钠基Water-in-Salt电解液研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验与计算方法 |
| 2.2.1 电解液配置与正负极合成方法 |
| 2.2.2 电化学测试与材料表征方法 |
| 2.2.3 分子动力学计算方法 |
| 2.3 实验结果及讨论 |
| 2.3.1 钠基IC-WiS电解液的物化性质和离子输运性质 |
| 2.3.2 钠基IC-WiS电解液的阴-阳离子和离子-水的相互作用 |
| 2.3.3 钠基IC-WiS电解液对正负极电化学性能的影响 |
| 2.3.4 高比能水系钠离子全电池电化学性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 新型水系钾离子电池研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与计算方法 |
| 3.2.1 电解液配置与电极材料合成方法 |
| 3.2.2 电化学测试与材料表征方法 |
| 3.2.3 第一性原理计算方法 |
| 3.3 正极材料的晶体结构与性能 |
| 3.4 正极材料的储钾性能 |
| 3.5 正极材料的储钾机理研究 |
| 3.6 新型负极的结构与性能以及电解液的性质 |
| 3.7 高比能水系钾离子全电池电化学性能 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 防冻液基电解液研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 电解液配置与正负极合成方法 |
| 4.2.2 电化学测试与材料表征方法 |
| 4.3 设计最佳比例的防冻液基电解液 |
| 4.4 防冻液基电解液的低温性质及其氢键相互作用 |
| 4.5 嵌入型电极材料在不同温度下的性能 |
| 4.5.1 嵌入型正负极的结构与形貌 |
| 4.5.2 嵌入型正负极在不同温度下的充放电曲线 |
| 4.5.3 防冻液基电解液抑制普鲁士蓝正极的溶解 |
| 4.6 全电池性能 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 致谢 |
（3）水化硅铝酸钙微结构和性能的分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 水化硅铝酸钙凝胶的结构研究进展 |
| 1.2.1 纳米尺度下C-S-H凝胶的结构 |
| 1.2.2 分子尺度下C-S-H凝胶的结构 |
| 1.2.3 Al掺杂C-S-H凝胶的纳米和分子结构 |
| 1.2.4 Al掺杂C-S-H凝胶的形成机理 |
| 1.2.5 C-(A-)S-H的分子动力学模型 |
| 1.3 C-A-S-H凝胶中水分和离子传输与吸附的研究进展 |
| 1.4 硫酸盐作用下C-A-S-H凝胶结构和性能演变的研究进展 |
| 1.5 当前研究中存在的问题 |
| 1.6 研究内容和技术路线 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第2章 水化硅铝酸钙凝胶的合成与微纳米结构 |
| 2.1 原材料和样品制备 |
| 2.2 试验方法 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 魔角旋转核磁共振(MAS NMR) |
| 2.2.3 扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS) |
| 2.2.4 热重分析(TGA) |
| 2.2.5 傅里叶转换红外光谱(FT-IR) |
| 2.3 常温下Al掺杂对C-A-S-H凝胶微纳米结构的影响 |
| 2.3.1 XRD和 TGA分析 |
| 2.3.2 SEM-EDS |
| 2.3.3 ~(29)Si NMR |
| 2.3.4 FT-IR |
| 2.4 合成温度对C-(A-)S-H凝胶微纳米结构的影响 |
| 2.4.1 XRD |
| 2.4.2 SEM-EDS |
| 2.4.3 ~(29)Si NMR |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 水化硅铝酸钙的分子结构模型 |
| 3.1 模拟方法 |
| 3.1.1 作用力场 |
| 3.1.2 分子动力学 |
| 3.1.3 蒙特卡洛方法 |
| 3.1.4 分析方法 |
| 3.2 水化硅铝酸钙的分子模型 |
| 3.2.1 模型建立步骤 |
| 3.2.2 C-A-S-H的分子结构 |
| 3.2.3 硅铝酸钙骨架的水化过程 |
| 3.2.4 掺杂Al的配位分布 |
| 3.2.5 C-A-S-H的硅(铝)氧链聚合度 |
| 3.2.6 C-A-S-H的层间距 |
| 3.3 C-A-S-H分子尺度力学特性 |
| 3.3.1 C-A-S-H沿三维方向力学响应 |
| 3.3.2 拉伸过程中应变率的影响 |
| 3.3.3 Al掺杂对C-A-S-H力学性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 交联水化硅铝酸钙的结构、动力学和力学性能 |
| 4.1 模型的建立 |
| 4.2 交联C-A-S-H的分子结构 |
| 4.2.1 分子结构图 |
| 4.2.2 层间距和含水量 |
| 4.2.3 硅氧四面体聚合度 |
| 4.2.4 硅铝酸钙骨架的羟基组成 |
| 4.2.5 交联C-A-S-H的氢键网络结构 |
| 4.3 交联C-A-S-H层间水分子动力学特性 |
| 4.4 交联C-A-S-H力学性能和破坏机理 |
| 4.4.1 力学性能的实验验证 |
| 4.4.2 单轴拉伸测试 |
| 4.4.3 交联C-A-S-H沿z轴拉伸时的结构破坏机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 水化硅铝酸钙纳米孔道中水分和离子的传输和吸附 |
| 5.1 模拟方法 |
| 5.1.1 模型的建立 |
| 5.1.2 作用力场 |
| 5.1.3 模拟步骤 |
| 5.2 Al掺杂对C-S-H纳米孔道中水分和离子的吸附与传输的影响 |
| 5.2.1 C-(A-)S-H基体的原子密度分布 |
| 5.2.2 C-(A-)S-H纳米孔中水分子的密度分布 |
| 5.2.3 C-(A-)S-H与孔溶液界面处水分子的取向分布 |
| 5.2.4 C-(A-)S-H界面处水分子的偶极矩 |
| 5.2.5 C-(A-)S-H纳米孔界面处水分子的运动轨迹 |
| 5.2.6 C-(A-)S-H纳米孔中水分子的动力学特性 |
| 5.2.7 C-(A-)S-H纳米孔中离子的扩散和吸附 |
| 5.3 阳离子种类对C-A-S-H纳米孔道中离子的传输吸附的影响 |
| 5.3.1 不同孔溶液中阳离子和阴离子的空间分布 |
| 5.3.2 不同孔溶液中阳离子的配位结构 |
| 5.3.3 不同孔溶液中阳离子与C-A-S-H表面间的作用 |
| 5.3.4 不同孔溶液中阳离子与水分子间的作用 |
| 5.3.5 不同孔溶液中阳离子与Cl~-间的作用 |
| 5.3.6 不同孔溶液中Cl~-的动力学特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 硫酸盐侵蚀作用下胶凝浆体中水化硅铝酸钙结构和性能演变机理 |
| 6.1 原材料与试验方法 |
| 6.1.1 原材料 |
| 6.1.2 样品制备 |
| 6.2 水泥-矿渣浆体中物相组成与C-A-S-H凝胶微结构演变 |
| 6.2.1 水泥-矿渣浆体中C-A-S-H凝胶微结构的演变 |
| 6.2.2 水泥-矿渣浆体中含Al相水化产物迁移 |
| 6.2.3 水泥-矿渣浆体中晶体相转变 |
| 6.3 水泥-矿渣浆体中C-A-S-H凝胶组成和力学性能演变 |
| 6.3.1 纳米压痕制样与测试 |
| 6.3.2 水泥-矿渣浆体中弹性模量和硬度分布 |
| 6.3.3 水泥-矿渣浆体相组成转变 |
| 6.3.4 水泥-矿渣浆体中C-A-S-H凝胶组成与力学性能演变 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 交联C-A-S-H凝胶的MCL和 Al[4]/Si计算方法 |
| 附录B Reax FF力场参数 |
| 附录C Clay FF力场参数 |
| 附录D 攻读博士期间发表论文及参与科研项目 |
| 一、博士期间发表论文情况 |
| 二、博士期间承担和参与科研项目 |
（4）功能性凝胶因子的设计合成及凝胶性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 超分子凝胶概述 |
| 1.2 超分子凝胶的分类 |
| 1.2.1 甾体类衍生物 |
| 1.2.2 酰胺类衍生物 |
| 1.2.3 糖类衍生物 |
| 1.2.4 金属有机化合物 |
| 1.2.5 双组份凝胶体系 |
| 1.2.6 其他类型凝胶因子 |
| 1.3 超分子凝胶的主要驱动力 |
| 1.3.1 氢键 |
| 1.3.2 π-π堆积作用 |
| 1.3.3 范德华力作用 |
| 1.3.4 其他作用力 |
| 1.4 超分子凝胶的重要参数以及表征方法 |
| 1.4.1 最低凝胶因子浓度 |
| 1.4.2 相转变温度 |
| 1.4.3 流变学 |
| 1.4.4 超分子凝胶的形貌表征 |
| 1.4.5 X-射线衍射 |
| 1.5 超分子凝胶的功能化与应用 |
| 1.5.1 自愈性凝胶 |
| 1.5.2 环境治理凝胶 |
| 1.6 Hofmeister序列 |
| 1.6.1 Hofmeister序列的起源 |
| 1.6.2 Hofmeister序列对不同体系的影响 |
| 1.6.3 Hofmeister序列的机理解释 |
| 1.7 本文工作的目的及意义 |
| 第二章 Hofmeister序列阴离子对超分子水凝胶性能的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 主要仪器设备 |
| 2.2.2 主要原料与试剂 |
| 2.2.3 凝胶因子Gn的合成 |
| 2.2.4 凝胶性能的测定与分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 凝胶因子Gn的凝胶能力测试 |
| 2.3.2 Hofmeister序列阴离子对Gn水凝胶性能的影响 |
| 2.3.3 Gn盐水凝胶自组装机理的研究 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 室温双组份凝胶体系的制备和性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 主要仪器设备的型号与来源 |
| 3.2.2 主要原料与试剂 |
| 3.2.3 双组份凝胶体系的制备 |
| 3.2.4 凝胶性能的测定与分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 双组份凝胶因子Gn-Am的室温凝胶能力测试 |
| 3.3.2 双组份凝胶因子G2-An和G2-亚油酸的室温凝胶能力测试 |
| 3.3.3 触变性 |
| 3.3.4 双组份凝胶因子G2-Am的流变学测试 |
| 3.3.5 双组份室温凝胶体系Gn-Am的自组装机理的研究 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 双组份凝胶体系在环境治理领域的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 主要仪器和设备 |
| 4.2.2 主要原料与试剂 |
| 4.2.3 双组份凝胶体系G2-A16的制备 |
| 4.2.4 凝胶性能的测定与分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 双组份凝胶体系G2-A16处理含硝基苯/邻二氯苯废水研究 |
| 4.3.2 双组份凝胶体系G2-A16处理染料废水研究 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）铵盐水溶液结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 X射线衍射法 |
| 2.2 拉曼光谱法 |
| 2.3 分子模拟 |
| 2.4 其他的研究方法 |
| 2.5 本文的研究目的与方法 |
| 第三章 研究方法 |
| 3.1 X射线衍射法 |
| 3.1.1 X射线衍射仪毛细管法样品台 |
| 3.1.2 X射线衍射实验参数的选取 |
| 3.1.3 实验数据的处理 |
| 3.2 Raman衍射法 |
| 3.2.1 激光显微Raman溶液测定平台 |
| 3.2.2 激光显微Raman实验参数的选取 |
| 3.2.3 实验数据的处理 |
| 3.3 分子模拟 |
| 3.3.1 模型的建立 |
| 3.3.2 分子模拟方法的选择 |
| 3.3.3 实验数据的处理 |
| 第四章 单一(NH_4)_2SO_4、NH4Cl以及K_2SO_4水溶液结构的研究 |
| 4.1 单一(NH_4)_2SO_4水溶液结构的研究 |
| 4.1.1 样品的制备 |
| 4.1.2 X 射线衍射法 |
| 4.1.3 Raman光谱法 |
| 4.1.4 分子模拟法 |
| 4.2 单一NH_4Cl水溶液结构的研究 |
| 4.2.1 样品的制备 |
| 4.2.2 X 射线衍射仪 |
| 4.2.3 Raman光谱法 |
| 4.2.4 分子模拟法 |
| 4.3 单一K_2SO_4水溶液结构的研究 |
| 4.3.1 样品的制备 |
| 4.3.2 X 射线衍射仪 |
| 4.3.3 Raman光谱法 |
| 4.3.4 分子模拟法 |
| 第五章 混合铵盐水溶液结构的研究 |
| 5.1 (NH_4)_2SO_4与NH4Cl混合溶液结构 |
| 5.1.1 样品的制备 |
| 5.1.2 X 射线衍射仪 |
| 5.1.3 Raman光谱法 |
| 5.1.4 分子模拟法 |
| 5.2 (NH_4)_2SO_4与K_2SO_4混合溶液结构 |
| 5.2.1 样品的制备 |
| 5.2.2 X 射线衍射仪 |
| 5.2.3 Raman光谱法 |
| 5.2.4 分子模拟法 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（6）磁场-碳纳米管协同作用下循环冷却水抑垢和污染物吸附行为的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 抑垢方法 |
| 1.2.1 化学方法 |
| 1.2.2 物理方法 |
| 1.3 磁场抑垢作用及研究现状 |
| 1.4 碳纳米管的吸附作用及研究现状 |
| 1.4.1 碳纳米管的物理化学性质 |
| 1.4.2 在吸附领域中碳纳米管的研究现状 |
| 1.5 本文的研究内容及意义 |
| 第2章 磁场对循环水的抑垢作用 |
| 2.1 实验试剂及设备 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 结果分析及讨论 |
| 2.3.1 水质指标的分析 |
| 2.3.2 磁场强度对水质指标的影响 |
| 2.3.3 离子浓度与水缔合程度的关系 |
| 2.3.4 离子浓度与化学位移之间的关系 |
| 2.3.5 化学位移和活化能相对变化量之间的关系 |
| 2.3.6 水垢的SEM图像 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 磁性碳纳米管的制备及其对水中铅锌离子的吸附行为 |
| 3.1 实验试剂与仪器 |
| 3.2 实验方法及步骤 |
| 3.2.1 碳纳米管的纯化 |
| 3.2.2 Fe_3O_4/MWCNTs磁性复合材料的制备 |
| 3.2.3 吸附实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 TEM分析 |
| 3.3.2 XRD分析 |
| 3.3.3 傅里叶红外光谱(FTIR)分析 |
| 3.3.4 X射线光电子能谱分析 |
| 3.3.5 磁性能分析(VSM) |
| 3.3.6 pH值对吸附性能的影响 |
| 3.3.7 吸附动力学研究 |
| 3.3.8 吸附等温线 |
| 3.3.9 吸附机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基团修饰的磁性碳纳米管的制备及吸附性能 |
| 4.1 实验材料与仪器设备 |
| 4.2 实验方法及步骤 |
| 4.2.1 碳纳米管的纯化 |
| 4.2.2 Fe_3O_4/o-MWCNTs的制备 |
| 4.2.3 SH-Fe_3O_4/o-MWCNTs的制备 |
| 4.2.4 NH_2-SH-Fe_3O_4/o-MWCNTs的制备 |
| 4.2.5 吸附实验 |
| 4.2.5.1 pH值的影响 |
| 4.2.5.2 吸附动力学 |
| 4.2.5.3 吸附等温线 |
| 4.2.5.4 吸附热力学 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 SEM分析 |
| 4.3.2 TEM分析 |
| 4.3.3 XRD分析 |
| 4.3.4 FTIR分析 |
| 4.3.5 VSM分析 |
| 4.3.6 XPS分析 |
| 4.3.7 TGA分析 |
| 4.3.8 pH值对吸附过程的影响 |
| 4.3.9 吸附时间的影响与吸附动力学 |
| 4.3.10 吸附等温线分析 |
| 4.3.11 吸附热力学分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 磁场-碳纳米管协同作用对抑垢和污染物吸附的影响 |
| 5.1 实验试剂和实验设备 |
| 5.2 实验方法及步骤 |
| 5.2.1 原始碳纳米管的纯化 |
| 5.2.2 氧化石墨烯的制备 |
| 5.2.3 氧化石墨烯/碳纳米管的制备 |
| 5.2.4 氨基和巯基修饰的氧化石墨烯/碳纳米管的制备 |
| 5.2.5 磁场强度对抑垢和吸附的影响 |
| 5.2.6 初始浓度对抑垢和吸附的影响 |
| 5.2.7 磁处理时间对抑垢和吸附的影响 |
| 5.2.8 温度对抑垢和吸附的影响 |
| 5.2.9 吸附剂循环使用对抑垢和吸附的影响 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 TEM分析 |
| 5.3.2 XRD分析 |
| 5.3.3 FTIR表征 |
| 5.3.4 XPS表征 |
| 5.3.5 磁场强度对抑垢和吸附的影响 |
| 5.3.5.1 磁场强度对pH值和电导率的影响 |
| 5.3.5.2 磁场强度时分子活化能变化量和分子内能相对变化量的影响 |
| 5.3.5.3 磁场强度对自由水比例相对变化量的影响 |
| 5.3.5.4 磁场强度对吸附量的影响 |
| 5.3.6 初始浓度对抑垢和吸附的影响 |
| 5.3.6.1 初始浓度对pH值、电导率的影响 |
| 5.3.6.2 初始浓度对分子活化能和分子内能相对变化量的影响 |
| 5.3.6.3 初始浓度对自由水比例相对变化量的影响 |
| 5.3.6.4 初始浓度对吸附量的影响 |
| 5.3.7 温度对抑垢和吸附的影响 |
| 5.3.7.1 温度对pH值和电导率的影响 |
| 5.3.7.2 温度对分子内能变化和分子活化能变化的影响 |
| 5.3.7.3 温度对自由水比例相对变化量的影响 |
| 5.3.7.4 温度对吸附量的影响 |
| 5.3.8 吸附剂循环使用的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间取得的学术成果 |
（7）溶液中金属离子配体置换及其在金属离子去除的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金属离子水溶液结构 |
| 1.1.1 离子周围水分子动力学特征 |
| 1.1.2 离子周围水分子团簇结构特征 |
| 1.1.3 水合离子结构表征方法 |
| 1.2 水溶液中金属离子与二羧酸分子的结合作用 |
| 1.2.1 二羧酸分子种类与结构特征 |
| 1.2.2 金属离子与二羧酸分子的作用方式 |
| 1.3 高吸水性聚合物吸附去除溶液中金属离子 |
| 1.3.1 高吸水性聚合物的结构与制备工艺 |
| 1.3.2 高吸水性聚合物吸附金属离子的性能 |
| 1.3.3 高吸水性聚合物吸附金属离子的机理 |
| 1.4 论文工作的提出与研究内容 |
| 1.4.1 科学问题的提出 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第二章 不同距离水团簇结构特征研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与方法 |
| 2.2.1 原料与试剂 |
| 2.2.2 核磁共振测定 |
| 2.2.3 粘度测定 |
| 2.2.4 拉曼光谱测定 |
| 2.2.5 分子动力学模拟 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 实验手段表征离子对水团簇的影响作用 |
| 2.3.2 分子动力学模拟研究溶液结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 2-甲基戊二酸溶液中配体置换规律及配位结构研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.2.1 原料与试剂 |
| 3.2.2 粘度测定 |
| 3.2.3 ITC测定 |
| 3.2.4 XAS测定 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 金属离子与2-甲基戊二酸分子结合的热力学分析 |
| 3.3.2 金属离子与2-甲基戊二酸分子配位结构研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多聚丙烯酸复合材料的配体置换及其金属离子吸附机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 量子力学计算 |
| 4.2.2 XAS测定 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 复合材料吸附金属离子的量子力学计算研究 |
| 4.3.2 复合材料吸附金属离子的微观机理研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多聚丙烯酸复合材料对溶液中金属离子吸附性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料与方法 |
| 5.2.1 原料与试剂 |
| 5.2.2 淀粉接枝丙烯酸复合材料制备 |
| 5.2.3 红外光谱表征 |
| 5.2.4 SEM表征 |
| 5.2.5 吸液实验 |
| 5.2.6 吸附实验 |
| 5.2.7 XRF表征 |
| 5.2.8 ICP-MS表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 复合材料结构表征 |
| 5.3.2 复合材料吸液性能 |
| 5.3.3 复合材料吸附性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）纤维素在碱/尿素体系中溶解机理的核磁共振研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 纤维素溶解研究进展 |
| 1.1.1 纤维素的结构与性质 |
| 1.1.2 纤维素的溶解体系 |
| 1.1.3 纤维素在碱/尿素体系中的溶解 |
| 1.1.4 碱对纤维素的活化 |
| 1.2 水溶液的结构 |
| 1.2.1 水的结构 |
| 1.2.2 电解质溶液 |
| 1.2.3 尿素水溶液 |
| 1.3 核磁共振法 |
| 1.3.1 化学位移 |
| 1.3.2 弛豫时间 |
| 1.3.3 自扩散系数 |
| 1.4 选题思路与研究意义 |
| 参考文献 |
| 第2章 纤维素在NaOH/尿素溶液中溶解的氢键作用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 原料与试剂 |
| 2.2.2 样品的制备 |
| 2.2.3 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 纤维素在碱/尿素溶液中的溶解 |
| 2.3.2 纤维素与NaOH之间的相互作用 |
| 2.3.3 纤维素与尿素之间的相互作用 |
| 2.3.4 纤维二糖与NaOH之间的相互作用 |
| 2.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第3章 阳离子对纤维素溶解的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 原料与试剂 |
| 3.2.2 样品的制备 |
| 3.2.3 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 纤维素在不同碱液中的化学位移 |
| 3.3.2 动力学研究 |
| 3.3.3 溶剂的性质 |
| 3.3.4 碱溶解纤维素的浓度 |
| 3.3.5 ZnO的作用 |
| 3.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第4章 尿素的作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 原料与试剂 |
| 4.2.2 样品的制备 |
| 4.2.3 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 尿素与纤维素之间的相互作用 |
| 4.3.2 尿素对水的结构的影响 |
| 4.3.3 尿素与NaOH之间的相互作用 |
| 4.3.4 尿素的疏水作用 |
| 4.3.5 硫脲和PEG的作用 |
| 4.3.6 溶解机理模型 |
| 4.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第5章 甲基纤维素在碱/尿素溶剂体系中的溶解机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 原料与试剂 |
| 5.2.2 样品的制备 |
| 5.2.3 测试与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 纤维素和甲基纤维素在水中的溶解性比较 |
| 5.3.2 甲基纤维素在尿素溶液中溶解 |
| 5.3.3 甲基纤维素在NaOH溶液中的溶解性 |
| 5.3.4 甲基纤维素在NaOH/尿素溶液中的溶解 |
| 5.3.5 甲基纤维素在KOH溶液中的溶解 |
| 5.3.6 甲基纤维素和纤维素在水溶液体系中的溶解机理 |
| 5.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第6章 结论与展望 |
| 发表论文 |
| 致谢 |
（9）水的多分子簇结构及改变团簇结构方法的研究进展（论文提纲范文）
| 1 水的多分子簇结构 |
| 1. 1 小聚集模型 |
| 1. 2 无规则网络模型 |
| 1. 3 多面体模型 |
| 2 水的团簇结构的改变方法及研究现状 |
| 2. 1 外加磁场法 |
| 2. 2 磁场作用水的研究 |
| 2. 3 磁场作用水的应用 |
| 2. 4 外加电场法 |
| 2. 5 冷冻处理方法 |
| 2. 6 金属离子对水结构的影响 |
| 2. 7 离子对水分子结构的影响研究方法 |
四、离子对水的~(17)O-NMR化学位移和水结构的影响（论文参考文献）
- [1]水系Water-in-salt电解液基础科学问题研究[D]. 岳金明. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [2]新型水系碱金属离子电池研究[D]. 蒋礼威. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2019(01)
- [3]水化硅铝酸钙微结构和性能的分子动力学模拟研究[D]. 杨军. 武汉理工大学, 2019
- [4]功能性凝胶因子的设计合成及凝胶性能的研究[D]. 张静. 天津大学, 2019(06)
- [5]铵盐水溶液结构研究[D]. 庄欣明. 河北工业大学, 2018(07)
- [6]磁场-碳纳米管协同作用下循环冷却水抑垢和污染物吸附行为的研究[D]. 姜丽丽. 东北大学, 2017(01)
- [7]溶液中金属离子配体置换及其在金属离子去除的机理研究[D]. 马凯. 天津大学, 2016(12)
- [8]纤维素在碱/尿素体系中溶解机理的核磁共振研究[D]. 熊碧. 武汉大学, 2014(06)
- [9]水的多分子簇结构及改变团簇结构方法的研究进展[J]. 顿珠次仁,严志宏,达瓦潘多,陈静,益西拉姆. 中央民族大学学报(自然科学版), 2014(01)
- [10]离子对液态水缔合构造影响的能量表征[J]. 和劲松,杨宏伟,甘晓玲,蔡然,朱松明,于勇,李建平,木泰华,祝万鹏. 物理化学学报, 2011(11)