金属离子在水溶液中的溶剂化研究

论文摘要

金属离子的溶剂化是电解质溶液研究的一个重要问题，不仅在工农业生产中有着重要的作用，而且广泛地存在于生物体内，在生物学上有着重要的研究价值。在Gaussian03w程序下，分别选用HF方法、密度泛函（B3LYP）方法以及MP2方法，采用6-31基组，同时增加极化和弥散函数，对碱金属（Li+，Na+，K+）、碱土金属(Mg2+，Ca2+)阳离子与n=1-6个水分子结合的结构进行优化计算，分别得出了它们与n=1-6个水分子结合的结构特征和热力学参数，与实验结果基本吻合；通过比较分析得出了密度泛函（B3LYP）方法在研究金属离子与水分子溶剂化时更为精确可靠。在此基础上，选用B3LYP/6-31+g（d）水平的计算，对锌(Zn2+)、镍(Ni2+)离子第一溶剂化层结合的水分子数进行了研究，得出锌(Zn2+)离子的第一溶剂化层为四个水分子；镍(Ni2+)离子的第一溶剂化层为六个水分子，并给出了他们结合不同水分子时的一些热力学参数。更进一步，把外层水溶剂环境看成连续介质模型（SCRF），在B3LYP/ 6-311g（d）理论水平上把结合了第一层水分子的结构放入水溶剂中进行优化计算，计算出了他们的溶剂化热力学数据。在B3LYP/ 6-311G（d,p）理论水平上，对尿嘧啶及其衍生物的溶剂化结构进行了优化计算，得出了它们的溶剂化热力学参数。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 溶剂化现象简介
• 1.2 溶剂化效应的研究现状
• 1.3 研究溶剂化效应的意义
• 1.4 问题及研究的目标
• 第2章 溶剂化的研究方法
• 2.1 理论方法
• 2.1.1 积分方程理论
• 2.1.2 微扰理论
• 2.2 计算机模拟方法
• 2.2.1 分子力学方法
• 2.2.2 分子动力学（MD）方法
• 2.2.3 Monte Carlo 方法
• 第3章 Gaussian软件计算方法介绍
• 3.1 HF 方法
• 3.2 密度泛函理论（DFT）
• 3.3 MP2 方法
• 3.4 Gaussian 中的溶剂化模型
• 第4章 碱/碱土金属离子的溶剂化研究
• 4.1 引言
• 4.2 研究方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 锌、镍离子的溶剂化研究
• 5.1 引言
• 5.2 计算细节
• 5.3 结果和讨论
• 第6章 尿嘧啶及其衍生物的溶剂化研究
• 6.1 引言
• 6.2 计算方法
• 6.3 计算结果与讨论
• 第7章 结论
• 符号表
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果