基于含范德华作用杂化密度泛函理论的水中氯离子溶剂化系统研究
材料科学
2015-10-12 v1 其他凝聚态物理
软凝聚态物质
化学物理
摘要
在这项工作中，使用基于密度泛函理论(DFT)的从头算分子动力学(AIMD)研究了水合氯离子溶液的溶剂化和电子结构。通过分析径向分布函数、配位数和溶剂化结构，我们发现精确交换()和非局域范德华(vdW)相互作用有效地削弱了Cl离子与第一溶剂化层之间的相互作用。Cl-O配位数与实验高度吻合，我们发现大多数包含vdW的杂化DFT生成的构型呈现6配位扭曲三角棱柱结构，这表明第一溶剂化层显著无序。通过对AIMD模拟生成的、采用不同DFT势的构型进行一系列能带结构计算，我们发现溶剂化离子的轨道能级（不同于液态水的能带结构）强烈依赖于底层分子结构。此外，这些轨道能级也受到用于电子结构的DFT泛函的显著影响；随着比例的增加，Cl的最高占据分子轨道与液态水的价带顶之间的能隙稳步增大，趋近于实验值。
引用
@article{arxiv.1503.07492,
title = {A Systematic Study of Chloride Ion Solvation in Water using van der Waals Inclusive Hybrid Density Functional Theory},
author = {Arindam Bankura and Biswajit Santra and Robert A. DiStasio and Charles W. Swartz and Michael L. Klein and Xifan Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.07492},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 8 figures