【摘 要】
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高压下的盐碱溶液在地质科学、温室效应、能源开发与存储、材料合成以及矿物冶炼等方面具有广泛应用。盐碱溶液虽然成分不同,应用场合也不同,但其皆为溶质溶于水形成离子溶液,都是离子或离子团或离子水合层在氢键网络中与目标物质发生相互作用。然而,溶液中离子、质子、孤对电子与水溶剂氢键网络如何相互作用,压力如何改变这些相互作用以调制相变,蕴含着怎样的共性作用机制,这些问题一直未能澄清。因此,从离子弥散注入溶剂氢
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高压下的盐碱溶液在地质科学、温室效应、能源开发与存储、材料合成以及矿物冶炼等方面具有广泛应用。盐碱溶液虽然成分不同,应用场合也不同,但其皆为溶质溶于水形成离子溶液,都是离子或离子团或离子水合层在氢键网络中与目标物质发生相互作用。然而,溶液中离子、质子、孤对电子与水溶剂氢键网络如何相互作用,压力如何改变这些相互作用以调制相变,蕴含着怎样的共性作用机制,这些问题一直未能澄清。因此,从离子弥散注入溶剂氢键网络出发,研究高压下盐碱溶液中氢键内部作用力及其弛豫行为,以期获得普适规律,是一项充满挑战且极富意义的工作。本论文的研究工作主要基于氢键协同弛豫理论,结合拉曼光谱与金刚石对顶砧（DAC）高压实验技术,探究了高压下不同浓度（Mg,Ca,Sr）（Cl,Br）2二价盐溶液和Na OH溶液中离子诱导形成水合层引起的溶质-溶剂相互作用以及不同离子种类、浓度对高压相变临界压强和相变方式的影响,比较了不同离子作用与压力作用造成的氢键弛豫行为的差异。具体内容概括如下:（1）（Mg,Ca,Sr）（Cl,Br）2二价盐通过溶剂化作用与水分子形成水合层,以离子为中心的点源电场、拉伸周围水分子,使O:H键变长变弱、声子红移,而H—O变短变长、声子蓝移;压力作用的效果完全相反。压力作用下,室温下的水和溶液会先后发生液/冰Ⅵ/冰Ⅶ的相转变。溶质离子的注入会增大临界相变压强,并服从霍夫梅斯特序列即Br->Cl-、Sr2+>Ca2+>Mg2+。压力作用会缩小水分子间距,增加低配位水分子的配位数,实现氢键自悬键向表皮、表皮向体相空间位置的转变。溶液中体相水分子的受压弛豫行为几乎不受离子极化影响,但离子极化会影响体相水分子的数量。（2）Sr Cl2溶于水离解形成Sr2+和Cl-离子点源电场,极化和拉伸周围水分子。而施加压力后,O:H非键受压缩短、声子硬化,而H—O共价键伸长软化。溶液浓度较低时,压力施加会使（Mg,Ca,Sr）（Cl,Br）2溶液按液/冰Ⅵ/冰Ⅶ的相变路径发生相变;而浓度为0.05摩尔分数时,相变路径转换为液/冰Ⅶ相变,略过了冰Ⅵ相。无论沿哪条相变路径发生相变,临界相变压强随浓度增大而增大。（3）NaOH溶于水后通过形成Na+离子点源电场和O:（?）:O超氢键点压缩源。O:（?）:O超氢键点压缩源对氢键弛豫和极化的作用效果与机械压缩相同,都使O:H非键收缩硬化,H—O键拉伸软化。室温Na OH溶液在浓度为0.01摩尔分数时发生液/冰Ⅵ/冰Ⅶ相变,浓度为0.02及以上时发生液/冰Ⅶ相变,临界相变压强随浓度增大而增大。施加压力时,NaOH溶液中的水分子较盐溶液的难以被压缩,因为O:（?）:O超氢键已预先压缩周围氢键使之硬化。超氢键的压缩作用使NaOH溶液更易发生液/冰Ⅶ相变。
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