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摘要
铝电解质中复杂复合离子的结构和稳定性直接影响熔体的性质,进而影响铝电解过程及其技术经济指标。为此,本文采用密度泛函理论研究了碱金属阳离子对Al—O—F复合离子([Al2OF6]2-和[Al2O2F4]2-)的结构和稳定性的影响,分析其结构特征、电荷布居、拉曼光谱、阳离子结合自由能和态密度。研究表明,对于孤立的Al—O—F复合离子体系,[Al2OF6]2-复合离子的稳定性大于[Al2O2F4]2-复合离子;当加入碱金属阳离子后,较大尺寸的碱金属阳离子会增强[Al2OF6]2-和[Al2O2F4]2-复合离子的稳定性,这说明Al—O—F复合离子容易生成并长期存在于冰晶石熔盐电解质中,并遵循K3AlF6>Na3AlF6>Li3AlF6的顺序。从电子密度差图中可以直观地看到Al原子和碱金属阳离子的部分电荷消失后聚集到O和F原子周围。本文计算的Al—O—F复合离子的拉曼频率和文献值较为一致。
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