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LiCl-KCl-CeCl_3熔盐结构与热力学的分子动力学模拟
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学] O643[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621999, [2]上海大学理学院化学系,上海200444
  • 相关基金:国家自然科学基金重大研究计划-集成项目(91426302);国家自然科学基金(21301163)资助
中文摘要:

采用分子动力学模拟的方法,研究了LiCl-KCl-CeCl_3熔盐中CeCl_3的结构性质和热力学,获得了LiClKCl-CeCl_3熔盐中密度与组成、密度与温度的关系数据;径向分布函数g_(Ce-Cl)(r)的第一个峰位置为0.259nm,Ce^3+对应的第一个配位数约为6.9;混合熔盐中计算数据与纯熔盐中数据的差异可以解释为混合熔盐中Ce^3+和Cl^-的相互作用比纯的CeCl_3更强;LiCl-KCl熔盐中Ce^3+的自扩散活化能为22.5 k J·mol^-1,从活化能的本质来说,Ce^3+自扩散所需要克服的能垒要略低于U^3+(25.8 k J·mol^-1)。当Ce^3+的摩尔分数从0.005增加到0.05时,其指前因子从31.9×10^-5cm^2·s^-1减少到21.8×10^-5cm^2·s^-1;随着Ce^3+摩尔分数从0.005增长到0.05,单位体积内(忽略总体积的变化)Ce^3+的增加意味着其扩散阻力增加,而自扩散的能力降低,导致了指前因子的减小。

英文摘要:

The structure and thermodynamics of CeCl_3 in molten LiCl-KCl-CeCl_3 mixtures were studied by molecular dynamics simulation. The relationship formulas of temperature and density, and composition and density were obtained. The first peak for the g_(Ce-Cl)(r) radial distribution function was located at 0.259 nm and the corresponding first coordination number of Ce^3+was ~6.9. This inconsistency between molecular dynamics and experimental data could be attributed to the fact that our values were obtained for molten LiCl- KCl- CeCl_3 mixtures, in which the interaction between Ce^3+and Cl^- was more powerful than that in pure molten CeCl_3.Regarding self-diffusion coefficients, the activation energy of Ce^3+was 22.5 k J·mol^-1, which is smaller than that of U^3+(25.8 k J·mol^-1). Furthermore, the pre-exponential factors for Ce^3+decreased from 31.9 ×10^-5 to 21.8 ×10^-5cm^2·s^-1 as the molar fraction of Ce^3+increased from 0.005 to 0.05. This means that in the unit volume(ignoring the change of total volume), the diffusion resistance of Ce^3+increased, and the self-diffusion ability decreased, which resulted in a decrease of pre-exponential factors.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781