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本工作应用量子化学从头计算方法研究二元碱金属硅酸盐的精细结构,对典型的系列二元碱金属硅酸盐离子簇模型采用闭壳层Hartree-Fock(RHF)方法和基组6-31G(d)优化构型,计算了二元碱金属硅酸盐的拉曼光谱和29Si核磁共振化学位移δSiiso的数值,并应用硅氧四面体应力指数SIT这一精细结构参数分析和讨论了计算得到的拉曼光谱和δSiiso。
对二元碱金属硅酸盐拉曼光谱的计算研究表明,二元碱金属硅酸盐非桥氧的高频区对称伸缩振动频率不仅与非桥氧所处的硅氧四面体的种类有关,同时也与该硅氧四面体的近邻连接情况相关,与不同的硅氧四面体连接以及相邻硅氧四面体间采用不同形式的连接都会引起非桥氧高频区对称伸缩振动频率的变化,即非桥氧高频区对称伸缩振动频率与硅酸盐的精细结构密切相关。这说明二元碱金属硅酸盐的拉曼散射性质可能主要依赖于其精细结构而非其初级结构单元-硅氧四面体。此外,研究还发现,在硅氧四面体处于等价连接的情况下,非桥氧对称伸缩振动的拉曼散射活性在总体变化趋势上基本表现为逐渐下降。当硅氧四面体Q3近邻连接有Q4时,Q3的非桥氧伸缩振动拉曼散射活性和拉曼振动频率都会增强,表明Q3近邻连接的Q4会对该Q3产生某种增强效应。
对二元碱金属硅酸盐的29Si核磁共振化学位移δSiiso的计算研究表明,29Si核磁共振化学位移与硅酸盐的精细结构密切相关,不同的硅氧四面体连接情况也会引起δSiiso的变化,说明硅酸盐中29Si核磁共振化学位移可能也主要依赖于其精细结构而非基本的硅氧四面体结构单元。研究还表明,近邻环境发生改变会导致Q4类硅氧四面体的δSiiso数值发生较大改变,说明近邻环境对Q4类硅氧四面体的δSiiso数值影响作用也是不能轻易忽略的。