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氢氟酸体系锰杂质络合机制: 基于DFT的配位结构与反应路径解析
田阳, 郭其景, 杨华春, 刘海霞, 薛峰峰, 易浩, 宋少先
高等学校化学学报    2025, 46 (12): 20250189-.   DOI:10.7503/cjcu20250189
摘要   (241 HTML4 PDF(pc) (8395KB)(285)  

针对电子级氢氟酸中痕量杂质反应机理不明晰的问题, 以氟锰酸盐类金属络合物为研究对象, 通过 密度泛函理论(DFT)计算, 研究了氢氟酸体系中痕量杂质Mn与其它金属杂质离子(以Na+, Ca2+, Al3+为典 型的一、 二、 三价杂质离子)的反应路径, 结合静电荷分布、 差分电荷密度及结合能计算等手段, 揭示了反应产物(AlMnF8, CaMnF6, NaMnF6)的稳定性及其与氢氟酸(HF)分离的潜力. 结果表明, Al3+与Mn反应生成的AlMnF8具有最低的体系总能量(-30.878 eV), 结构最稳定; 对结合能的分析进一步证实, AlMnF8与HF的结合能绝对 值(0.488 eV)低于NaMnF6(0.758 eV)和CaMnF6(0.798 eV), 表明其在HF溶液中更易通过物理分离方式脱除. 为电子级氢氟酸中痕量锰络合物的高效去除提供了理论依据.



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Fig.12 Binding energies of three end products with HF
正文中引用本图/表的段落
式中: EAB(eV)为体系总能量; EAEB(eV)分别为各单组分的能量. 结合能绝对值越大, 表示组分之间的相互作用越强, 分离难度也随之增加. 图12的计算结果表明, 在3种终产物中, CaMnF6-HF的结合能绝对值最大, 为0.798 eV, 说明其与HF分子之间存在最强的相互作用, 分离难度最大; NaMnF6-HF的结合能绝对值为0.758 eV, 略低于CaMnF6-HF; AlMnF8-HF的结合能绝对值最小, 为0.488 eV, 表明其与HF的亲和性最低, 最易从HF体系中脱附和分离. 3种络合产物的分离潜力依次为AlMnF8>NaMnF6>CaMnF6, 其中, AlMnF8由于其与HF之间最弱的相互作用, 表现出最优的分离特性.
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