目的:隨著工業(yè)社會的發(fā)展,鋰電池被廣泛應(yīng)用于新能源汽車,但是鋰電池的使用壽命有限,大量鋰電池被應(yīng)用的同時意味著很多的廢舊鋰電池中的金屬亟待回收,且目前高品位的原礦石衰竭,剩下的基本都是含鈣鎂較多的低品位礦石。目前市售的酸性含磷化合物Cyanex 272及P507有容量低、選擇性低等缺點,因此我們希望能夠結(jié)合計算化學(xué),設(shè)計并合成一些在含有Ca（II）和Mg（II）的混合金屬離子溶液中對Co（II）、Ni（II）、Mn（II）分離效果好的含磷化合物。方法:探索高位阻酸性含磷化合物的合成后,探索萃取條件對萃取性能的影響,并選取部分合成的化合物（P1C6、P127、P118、P208、P227和P2361）進行實際萃取測試,同時設(shè)計了QSPR理論計算方法,推導(dǎo)了他們萃取Ca（II）、Co（II）、Mg（II）、Mn（II）和Ni（II）可能的萃取情況,與實際萃取情況比對,分析化學(xué)結(jié)構(gòu)與萃取機制之間的原理。同時計算市售的Cyanex 272及P507的萃取情況,驗證理論計算方法的可行性。結(jié)果:高位阻烷基磷酸單酯的合成可通過復(fù)鹽的路徑獲得,其中氫氧化鋰的水解步驟可加快反應(yīng)速率;高位阻雙烷基磷酸的合... 

【文章來源】：南華大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

1在不同平衡pH值下，不同金屬離子的的萃取率

南華大學(xué)碩士學(xué)位論文30式中，GEX,1為萃取過程中第一配體在金屬中心配位時吉布斯自由能的差，KEX,1為相應(yīng)的第一平衡常數(shù)。因為根據(jù)密度泛函理論計算的GEX,1和KEX,1與從實驗方法測試的GEX和KEX具有相同的趨勢。因此，在這項工作中，應(yīng)用GEX,1來模擬GEX的趨勢，如圖4.1.1所示。圖4.1.1以Co（II）為例的萃取的第一個步驟為了反映萃取劑中烷基的空間效應(yīng)，特別是α-或β-取代的烷基，采用了[Co(H2O)5A]+(o)中配體的扭曲構(gòu)象。根據(jù)文獻我們采用六分子水的水合金屬離子、四聚體水和四分子水的氫化物離子[113-117]，萃取過程是用萃取劑的陰離子取代配位水的反應(yīng)過程[118]。4.2計算方式本章中的計算是在DFT（密度泛函理論）B3PW91理論水平上，所有幾何結(jié)構(gòu)都得到了完全優(yōu)化，并計算了振動頻率，以確保所有結(jié)構(gòu)都位于勢能面的最小點上[119]�？紤]到溶劑效應(yīng)，我們采用了SMD溶劑化模型，分別以水和正十二烷為水相和有機相，并基于優(yōu)化的結(jié)構(gòu)進行單點計算[120]。如果存在多種可能的構(gòu)象，則使用能量最低的構(gòu)象。在這些計算中，C、H、O、P和Mg使用6-31+G*基組[121]，Ni、Co、Mn和Ca使用LANL2DZ[122]。所有計算均在Gaussian09軟件包中運行。4.3結(jié)果與討論烷基取代基在金屬離子萃取中起著重要作用，為了深入理解金屬離子與萃取劑之間的相互作用，并解釋烷基取代基的影響，用第4.1節(jié)所述的密度泛函理論計算了簡化的萃取模型，結(jié)果見表4.3.1。如表4.3.1所示，GEX,1反映了不同金屬離子的萃取優(yōu)先順序。計算的GEX,1和實驗的pH50僅Ca(II)離子有所差異，可能是因為Ca(II)的水


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