铜锌镁铝四元水滑石的微观结构及其姜-泰勒畸变

王力耕 施炜 姚萍 倪哲明 李远 刘娇

引用本文: 王力耕, 施炜, 姚萍, 倪哲明, 李远, 刘娇. 铜锌镁铝四元水滑石的微观结构及其姜-泰勒畸变[J]. 物理化学学报, 2012, 28(01): 58-64. doi: 10.3866/PKU.WHXB20122858 shu
Citation:  WANG Li-Geng, SHI Wei, YAO Ping, NI Zhe-Ming, LI Yuan, LIU Jiao. Microstructure and Jahn-Teller Effect of Cu-Zn-Mg-Al Layered Double Hydroxides[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(01): 58-64. doi: 10.3866/PKU.WHXB20122858 shu

铜锌镁铝四元水滑石的微观结构及其姜-泰勒畸变

摘要: 采用密度泛函理论(DFT), 选取CASTEP程序模块, 对铜锌镁铝四元水滑石[(M)-IV-LDHs (M=Cu, Zn,Mg, Al)]周期性模型进行几何全优化, 从各体系的结构参数、电子排布、Mulliken 电荷布居、结合能、氢键等方面, 研究了体系中的姜-泰勒效应、氯离子位置对层板畸变及体系稳定性的影响. 优化结果表明, 姜-泰勒效应不仅存在于d 轨道未排满的Cu2+中, 也存在于理论上d 轨道排满的Zn2+p 轨道未排满的Mg2+中. 氯离子排在金属上方的体系, 其金属畸变程度大于氯离子排在非金属上方的体系. 同时, 对于本文选取的8个CuAl-IV-LDHs体系, 结合能绝对值按照1-8号逐渐降低, 体系的稳定性下降, 最终转变为不稳定的压扁的八面体构型. 这有助于从理论上对含铜四元水滑石的姜-泰勒效应进一步认识.

English

    1. [1]

      (1) Cavani, F.; Trifiro, F.; Vaccari, A. Catal. Today 1991, 11, 173.  (1) Cavani, F.; Trifiro, F.; Vaccari, A. Catal. Today 1991, 11, 173.  

    2. [2]

      (2) Duan, X.; Zhang, F. Z. Intercalation and Assembly Chemistry of Inorganic Supramolecular Materials; Science Press: Beijing, 2009. [段雪, 张法智. 无机超分子材料的插层组装化学. 北京: 科学出版社, 2009.](2) Duan, X.; Zhang, F. Z. Intercalation and Assembly Chemistry of Inorganic Supramolecular Materials; Science Press: Beijing, 2009. [段雪, 张法智. 无机超分子材料的插层组装化学. 北京: 科学出版社, 2009.]

    3. [3]

      (3) Yan, H.; Lu, J.;Wei, M.; Ma, J.; Li, H.; He, J.; Evans, D. G.; Duan, X. J. Mo1 . Struct . -Theochem 2008, 866, 34.  (3) Yan, H.; Lu, J.;Wei, M.; Ma, J.; Li, H.; He, J.; Evans, D. G.; Duan, X. J. Mo1 . Struct . -Theochem 2008, 866, 34.  

    4. [4]

      (4) Becke, A. D. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.(4) Becke, A. D. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.

    5. [5]

      (5) Lee, C.; Yang,W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.  (5) Lee, C.; Yang,W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.  

    6. [6]

      (6) Yan, H.;Wei, M.; Ma, J.; Li, F.; Evans, D. G.; Duan, X. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 6133.  (6) Yan, H.;Wei, M.; Ma, J.; Li, F.; Evans, D. G.; Duan, X. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 6133.  

    7. [7]

      (7) Feng, Y. J.; Li, D. Q.; Li, C. X.;Wang, Z. G. Acta Chimica Sinica 2003, 61, 78. [冯拥军, 李殿卿, 李春喜, 王子镐. 化学学报, 2003, 61, 78.](7) Feng, Y. J.; Li, D. Q.; Li, C. X.;Wang, Z. G. Acta Chimica Sinica 2003, 61, 78. [冯拥军, 李殿卿, 李春喜, 王子镐. 化学学报, 2003, 61, 78.]

    8. [8]

      (8) Wu, J. S.; Xiao, Y. K.; Lin, Y. P.; Liang, H. Q.; Li, C. Y.; He, H. Y. Journal of Synthetic Crystals 2010, 39, 817. [吴健松, 肖应凯, 林意萍, 梁海群, 李春银, 何海英. 人工晶体学报, 2010, 39, 817.](8) Wu, J. S.; Xiao, Y. K.; Lin, Y. P.; Liang, H. Q.; Li, C. Y.; He, H. Y. Journal of Synthetic Crystals 2010, 39, 817. [吴健松, 肖应凯, 林意萍, 梁海群, 李春银, 何海英. 人工晶体学报, 2010, 39, 817.]

    9. [9]

      (9) Wang, X. P.; Yu, J. J.; Cheng, J.; Hao, P. Z.; Xu, P. Z. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 614.  (9) Wang, X. P.; Yu, J. J.; Cheng, J.; Hao, P. Z.; Xu, P. Z. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 614.  

    10. [10]

      (10) Zhang, J.; Zhao, N.;Wei,W.; Sun, Y. H. The Research on Using Quaternary Hydrotalcites for the Partial Qxidation of Methane. In The Proceedings of The Seventh National Conference on Catalysis Science and Technology, The Seventh National Conference on Catalysis Science and Technology, Taiyuan, 2009; pp 319-321. [张军, 赵宁, 魏伟, 孙予罕. 新型四元水滑石在甲烷部分氧化中的应用研究. 第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会会议论文集, 第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会, 太原, 2009: 319-321.](10) Zhang, J.; Zhao, N.;Wei,W.; Sun, Y. H. The Research on Using Quaternary Hydrotalcites for the Partial Qxidation of Methane. In The Proceedings of The Seventh National Conference on Catalysis Science and Technology, The Seventh National Conference on Catalysis Science and Technology, Taiyuan, 2009; pp 319-321. [张军, 赵宁, 魏伟, 孙予罕. 新型四元水滑石在甲烷部分氧化中的应用研究. 第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会会议论文集, 第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会, 太原, 2009: 319-321.]

    11. [11]

      (11) Heermann, D.W. Computer Simulation Methods in Theoretical Physics; Springer-Verlag Press: Heidelberg, 1990; pp 387-439.(11) Heermann, D.W. Computer Simulation Methods in Theoretical Physics; Springer-Verlag Press: Heidelberg, 1990; pp 387-439.

    12. [12]

      (12) Leach, A. R. Molecular Modelling: Principles and Applications; AddisonWesley Longman Limitted Press: Essex, 2001; pp 26-454.(12) Leach, A. R. Molecular Modelling: Principles and Applications; AddisonWesley Longman Limitted Press: Essex, 2001; pp 26-454.

    13. [13]

      (13) Ni, Z. M.; Yao, P.; Liu, X. M.;Wang, Q. Q.; Xu, Q. Chem. J. Chin. Univ. 2010, 31, 2438. [倪哲明, 姚萍, 刘晓明, 王巧巧, 胥倩. 高等学校化学学报, 2010, 31, 2438.](13) Ni, Z. M.; Yao, P.; Liu, X. M.;Wang, Q. Q.; Xu, Q. Chem. J. Chin. Univ. 2010, 31, 2438. [倪哲明, 姚萍, 刘晓明, 王巧巧, 胥倩. 高等学校化学学报, 2010, 31, 2438.]

    14. [14]

      (14) Tang, J. Y.; Jiang, H. F.; Deng, G. H.; Zhou, L. Chin. J. Org. Chem. 2005, 25, 1503. [唐金玉, 江焕峰, 邓国华, 周磊. 有机化学, 2005, 25, 1503.](14) Tang, J. Y.; Jiang, H. F.; Deng, G. H.; Zhou, L. Chin. J. Org. Chem. 2005, 25, 1503. [唐金玉, 江焕峰, 邓国华, 周磊. 有机化学, 2005, 25, 1503.]

    15. [15]

      (15) Suresh, I.; Vinay, V. T. J. Mol. Catal. A: Chem. 2000, 157, 275.  (15) Suresh, I.; Vinay, V. T. J. Mol. Catal. A: Chem. 2000, 157, 275.  

    16. [16]

      (16) Matthew, D. J.; Christine, J. C.; Mary, F. M.; Paul, R. R.; David, A.; Joann,W.; David, C. J. Mol. Catal. A: Chem. 2010, 325, 8.  (16) Matthew, D. J.; Christine, J. C.; Mary, F. M.; Paul, R. R.; David, A.; Joann,W.; David, C. J. Mol. Catal. A: Chem. 2010, 325, 8.  

    17. [17]

      (17) Surapas, E. R. Catal Lett. 2011, 141, 784.  (17) Surapas, E. R. Catal Lett. 2011, 141, 784.  

    18. [18]

      (18) Xu, J. H.; Man, Q. S.; Lin, Y. C.; Li, Y. Y.; Feng, Y. S. Chin. J. Org. Chem. 2010, 30, 9. [许建华, 蔄秋实, 林义成, 李源源, 冯乙巳. 有机化学, 2010, 30, 9.](18) Xu, J. H.; Man, Q. S.; Lin, Y. C.; Li, Y. Y.; Feng, Y. S. Chin. J. Org. Chem. 2010, 30, 9. [许建华, 蔄秋实, 林义成, 李源源, 冯乙巳. 有机化学, 2010, 30, 9.]

    19. [19]

      (19) Xu, Q.; Ni, Z. M.; Mao, J. H. J. Mol. Struct: Theochem. 2009, 915, 122.  (19) Xu, Q.; Ni, Z. M.; Mao, J. H. J. Mol. Struct: Theochem. 2009, 915, 122.  

    20. [20]

      (20) Xu, Q.; Ni, Z. M.; Pan, G. X.; Chen, L. T.; Liu, T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 601. [胥倩, 倪哲明, 潘国祥, 陈丽涛, 刘婷. 物理化学学报, 2008, 24, 601.]  (20) Xu, Q.; Ni, Z. M.; Pan, G. X.; Chen, L. T.; Liu, T. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 601. [胥倩, 倪哲明, 潘国祥, 陈丽涛, 刘婷. 物理化学学报, 2008, 24, 601.]  

    21. [21]

      (21) Segall, M. D.; Linda, P.; Probert, M.; Pickard, C.; Hasnip, P.; Clark, S.; Payne, M. J . Phys . -Condes . Matter. 2002, 14, 2717.  (21) Segall, M. D.; Linda, P.; Probert, M.; Pickard, C.; Hasnip, P.; Clark, S.; Payne, M. J . Phys . -Condes . Matter. 2002, 14, 2717.  

    22. [22]

      (22) Ceperley, D. M.; Aider, B. J. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 566.  (22) Ceperley, D. M.; Aider, B. J. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 566.  

    23. [23]

      (23) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.  (23) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.  

    24. [24]

      (24) Kresse, G.; Furthmiiller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.  (24) Kresse, G.; Furthmiiller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.  

    25. [25]

      (25) Pan, D. K.; Zhao, C. D.; Zheng, Z. X. The Structure of Matter; Higher Education Press: Beijing, 1989; pp 329-330. [潘道皑, 赵成大, 郑载兴. 物质结构. 北京: 高等教育出版社, 1989: 329-330.](25) Pan, D. K.; Zhao, C. D.; Zheng, Z. X. The Structure of Matter; Higher Education Press: Beijing, 1989; pp 329-330. [潘道皑, 赵成大, 郑载兴. 物质结构. 北京: 高等教育出版社, 1989: 329-330.]

    26. [26]

      (26) Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833.  (26) Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833.  

    27. [27]

      (27) Scheiner, S. Hydrogen Bonding; Oxford University Press: New York, 1997.(27) Scheiner, S. Hydrogen Bonding; Oxford University Press: New York, 1997.

    28. [28]

      (28) Jeffrey, G. A. An Introduction to Hydrogen Bond; Oxford University Press: New York, 1997.(28) Jeffrey, G. A. An Introduction to Hydrogen Bond; Oxford University Press: New York, 1997.

    29. [29]

      (29) Desiraju, G.; Steiner, T. The Weak Hydrogen Bond; Oxford University Press: New York, 1999.(29) Desiraju, G.; Steiner, T. The Weak Hydrogen Bond; Oxford University Press: New York, 1999.

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  • 发布日期:  2011-12-29
  • 收稿日期:  2011-09-05
  • 网络出版日期:  2011-10-24
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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