在原子层次看清“盐水”

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2018-05-16

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  报告目录第一章总论第一节项目名称及承担单位一、项目名称二、项目承办单位三、项目建设地点四、可行性研究报告编制单位五、项目承办单位概况第二节项目背景一、行业背景1、国际方面2、国内方面二、行业发展现状1、国际方面2、国内方面三、企业发展定位分析四、项目建设的有利条件第三节可行性研究依据、原则和范围一、可行性研究依据二、可行性研究原则三、可行性研究的范围第四节建设规模、项目方案一、建设规模二、项目方案第五节项目主要技术经济指标第六节可行性研究结论和建议第二章金属铝屑产业市场分析第一节金属铝屑产业发展背景和宏观环境分析第二节国内金属铝屑产业格局分析一、行业总体情况二、金属铝屑主要企业分析三、金属铝屑市场分析第三节金属铝屑市场供需情况分析第四节金属铝屑产业发展的目标市场分析一、国际目标市场预测二、国内目标市场预测三、拟建项目的目标市场四、竞争力分析1、竞争对手分析2、竞争优势分析五、进入目标市场主要措施第三章项目选址与建设条件第一节项目选址一、地理位置二、气象、水文与地质条件第二节建设条件一、主要原材料供应二、各种劳保用品、办公用品三、公用设施第四章工程技术方案第一节概述一、金属铝屑技术现状二、本项目的核心技术问题三、主要技术来源第二节主要设备选购第三节质量标准与控制第四节总图运输一、工程概况二、平面布置三、竖向布置四、项目绿化五、项目运输第五节建筑与结构一、工程地质条件二、主要建(构)筑物建筑、结构方案选择三、确定防火、防蚀、防潮、防尘、防水、防烟、隔音、隔热、保温等建筑特殊处理措施四、主要建(构)筑物建筑特征和结构类型第六节给排水一、设计依据二、设计范围三、给水四、排水及污水处理第七节供配电与通讯一、设计依据二、设计范围三、供配电设计四、配电和照明五、接地六、防雷、防静电七、通信第八节供气第九节燃料第十节主要设备表及估价表第五章节约能源第一节概述第二节节约热能措施第三节节电措施第四节节水措施第五节节能效果一、装备节能二、建筑节能三、节能效果第六节节能效果分析结论与建议第六章环境保护第一节本项目执行的相关环保标准第二节概述第三节主要污染源和污染物第四节三废处理方案第五节其它防治措施一、绿化二、环境监测第七章安全与卫生第一节概述第二节设计依据第三节易燃、易爆物质和有害因素第四节设计中所采取的防范和治理措施第五节预期效果及评价第八章消防第一节消防标准及要求第二节消防措施一、总图与建筑二、工艺三、给排水四、电气第九章劳动组织与定员第一节组织机构一、组织结构二、工作制度第二节定员一、管理人员二、劳动人员三、人员培训第十章项目建设进度安排第一节项目进度计划一、建立金属铝屑项目实施管理机构二、资金筹集安排三、技术获得与转让四、勘察设计和设备订货五、施工准备六、施工和准备七、竣工验收第二节项目计划实施内容表第十一章投资估算第一节工程概况第二节编制依据一、定额依据二、设备价格三、材料价格第三节有关进口设备材料费率标准第四节其他费编制第五节投资分析一、按项目工程性质划分二、按项目费用性质划分第十二章技术经济分析第一节说明第二节基础数据一、方案及售价二、总投资与资金筹措三、税金四、定员及工资标准五、基准收益率第三节财务测算成本费用说明第四节盈利能力分析一、损益和利润分配表二、现金流量表三、计算相关财务指标(投资利润率、投资利税率、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期)第五节敏感性分析一、单因素敏感性风险分析二、多因素敏感性分析第六节盈亏平衡分析第七节项目总投资第十三章项目风险分析第一节主要风险一、市场风险1、原材料价格2、能源价格3、市场需求二、技术风险三、其他风险第二节防范和降低风险对策一、市场风险的防范二、技术风险的防范三、其他风险的防范第十四章研究结论与建议第一节可行性研究结论第二节中研普华建议附录一、附图二、附表图表目录图表:金属铝屑项目场址位置图图表:金属铝屑项目工艺流程图图表:金属铝屑项目总平面布置图图表:主要土建工程的平面图图表:金属铝屑项目所需成果转让协议及成果鉴定图表:主要技术经济指标摘要表图表:金属铝屑项目投资估算表图表:金属铝屑项目投入总资金估算汇总表图表:金属铝屑项目主要单项工程投资估算表图表:金属铝屑项目流动资金估算表图表:金属铝屑项目财务评价报表图表:金属铝屑项目销售收入、销售税金及附加估算表图表:金属铝屑项目总成本费用估算表图表:金属铝屑项目财务现金流量表图表:金属铝屑项目损益和利润分配表图表:金属铝屑项目资金来源与运用表图表:金属铝屑项目借款偿还计划表图表:金属铝屑项目国民经济评价报表图表:金属铝屑项目国民经济效益费用流量表图表:金属铝屑项目国内投资国民经济效益费用流量表略……订阅《》请来电咨询400-086-5388报告目录第一章总论第一节项目名称及承担单位一、项目名称二、项目承办单位三、项目建设地点四、可行性研究报告编制单位五、项目承办单位概况第二节项目背景一、行业背景1、国际方面2、国内方面二、行业发展现状1、国际方面2、国内方面三、企业发展定位分析四、项目建设的有利条件第三节可行性研究依据、原则和范围一、可行性研究依据二、可行性研究原则三、可行性研究的范围第四节建设规模、项目方案一、建设规模二、项目方案第五节项目主要技术经济指标第六节可行性研究结论和建议第二章无烟煤筛选块煤循环经济产业市场分析第一节无烟煤筛选块煤循环经济产业发展背景和宏观环境分析第二节国内无烟煤筛选块煤循环经济产业格局分析一、行业总体情况二、无烟煤筛选块煤循环经济主要企业分析三、无烟煤筛选块煤循环经济市场分析第三节无烟煤筛选块煤循环经济市场供需情况分析第四节无烟煤筛选块煤循环经济产业发展的目标市场分析一、国际目标市场预测二、国内目标市场预测三、拟建项目的目标市场四、竞争力分析1、竞争对手分析2、竞争优势分析五、进入目标市场主要措施第三章项目选址与建设条件第一节项目选址一、地理位置二、气象、水文与地质条件第二节建设条件一、主要原材料供应二、各种劳保用品、办公用品三、公用设施第四章工程技术方案第一节概述一、无烟煤筛选块煤循环经济技术现状二、本项目的核心技术问题三、主要技术来源第二节主要设备选购第三节质量标准与控制第四节总图运输一、工程概况二、平面布置三、竖向布置四、项目绿化五、项目运输第五节建筑与结构一、工程地质条件二、主要建(构)筑物建筑、结构方案选择三、确定防火、防蚀、防潮、防尘、防水、防烟、隔音、隔热、保温等建筑特殊处理措施四、主要建(构)筑物建筑特征和结构类型第六节给排水一、设计依据二、设计范围三、给水四、排水及污水处理第七节供配电与通讯一、设计依据二、设计范围三、供配电设计四、配电和照明五、接地六、防雷、防静电七、通信第八节供气第九节燃料第十节主要设备表及估价表第五章节约能源第一节概述第二节节约热能措施第三节节电措施第四节节水措施第五节节能效果一、装备节能二、建筑节能三、节能效果第六节节能效果分析结论与建议第六章环境保护第一节本项目执行的相关环保标准第二节概述第三节主要污染源和污染物第四节三废处理方案第五节其它防治措施一、绿化二、环境监测第七章安全与卫生第一节概述第二节设计依据第三节易燃、易爆物质和有害因素第四节设计中所采取的防范和治理措施第五节预期效果及评价第八章消防第一节消防标准及要求第二节消防措施一、总图与建筑二、工艺三、给排水四、电气第九章劳动组织与定员第一节组织机构一、组织结构二、工作制度第二节定员一、管理人员二、劳动人员三、人员培训第十章项目建设进度安排第一节项目进度计划一、建立无烟煤筛选块煤循环经济项目实施管理机构二、资金筹集安排三、技术获得与转让四、勘察设计和设备订货五、施工准备六、施工和准备七、竣工验收第二节项目计划实施内容表第十一章投资估算第一节工程概况第二节编制依据一、定额依据二、设备价格三、材料价格第三节有关进口设备材料费率标准第四节其他费编制第五节投资分析一、按项目工程性质划分二、按项目费用性质划分第十二章技术经济分析第一节说明第二节基础数据一、方案及售价二、总投资与资金筹措三、税金四、定员及工资标准五、基准收益率第三节财务测算成本费用说明第四节盈利能力分析一、损益和利润分配表二、现金流量表三、计算相关财务指标(投资利润率、投资利税率、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期)第五节敏感性分析一、单因素敏感性风险分析二、多因素敏感性分析第六节盈亏平衡分析第七节项目总投资第十三章项目风险分析第一节主要风险一、市场风险1、原材料价格2、能源价格3、市场需求二、技术风险三、其他风险第二节防范和降低风险对策一、市场风险的防范二、技术风险的防范三、其他风险的防范第十四章研究结论与建议第一节可行性研究结论第二节中研普华建议附录一、附图二、附表图表目录图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目场址位置图图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目工艺流程图图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目总平面布置图图表:主要土建工程的平面图图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目所需成果转让协议及成果鉴定图表:主要技术经济指标摘要表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目投资估算表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目投入总资金估算汇总表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目主要单项工程投资估算表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目流动资金估算表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目财务评价报表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目销售收入、销售税金及附加估算表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目总成本费用估算表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目财务现金流量表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目损益和利润分配表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目资金来源与运用表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目借款偿还计划表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目国民经济评价报表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目国民经济效益费用流量表图表:无烟煤筛选块煤循环经济项目国内投资国民经济效益费用流量表略……订阅《》请来电咨询400-086-5388报告目录第一章总论第一节项目名称及承担单位一、项目名称二、项目承办单位三、项目建设地点四、可行性研究报告编制单位五、项目承办单位概况第二节项目背景一、行业背景1、国际方面2、国内方面二、行业发展现状1、国际方面2、国内方面三、企业发展定位分析四、项目建设的有利条件第三节可行性研究依据、原则和范围一、可行性研究依据二、可行性研究原则三、可行性研究的范围第四节建设规模、项目方案一、建设规模二、项目方案第五节项目主要技术经济指标第六节可行性研究结论和建议第二章医疗垃圾处理产业市场分析第一节医疗垃圾处理产业发展背景和宏观环境分析第二节国内医疗垃圾处理产业格局分析一、行业总体情况二、医疗垃圾处理主要企业分析三、医疗垃圾处理市场分析第三节医疗垃圾处理市场供需情况分析第四节医疗垃圾处理产业发展的目标市场分析一、国际目标市场预测二、国内目标市场预测三、拟建项目的目标市场四、竞争力分析1、竞争对手分析2、竞争优势分析五、进入目标市场主要措施第三章项目选址与建设条件第一节项目选址一、地理位置二、气象、水文与地质条件第二节建设条件一、主要原材料供应二、各种劳保用品、办公用品三、公用设施第四章工程技术方案第一节概述一、医疗垃圾处理技术现状二、本项目的核心技术问题三、主要技术来源第二节主要设备选购第三节质量标准与控制第四节总图运输一、工程概况二、平面布置三、竖向布置四、项目绿化五、项目运输第五节建筑与结构一、工程地质条件二、主要建(构)筑物建筑、结构方案选择三、确定防火、防蚀、防潮、防尘、防水、防烟、隔音、隔热、保温等建筑特殊处理措施四、主要建(构)筑物建筑特征和结构类型第六节给排水一、设计依据二、设计范围三、给水四、排水及污水处理第七节供配电与通讯一、设计依据二、设计范围三、供配电设计四、配电和照明五、接地六、防雷、防静电七、通信第八节供气第九节燃料第十节主要设备表及估价表第五章节约能源第一节概述第二节节约热能措施第三节节电措施第四节节水措施第五节节能效果一、装备节能二、建筑节能三、节能效果第六节节能效果分析结论与建议第六章环境保护第一节本项目执行的相关环保标准第二节概述第三节主要污染源和污染物第四节三废处理方案第五节其它防治措施一、绿化二、环境监测第七章安全与卫生第一节概述第二节设计依据第三节易燃、易爆物质和有害因素第四节设计中所采取的防范和治理措施第五节预期效果及评价第八章消防第一节消防标准及要求第二节消防措施一、总图与建筑二、工艺三、给排水四、电气第九章劳动组织与定员第一节组织机构一、组织结构二、工作制度第二节定员一、管理人员二、劳动人员三、人员培训第十章项目建设进度安排第一节项目进度计划一、建立医疗垃圾处理项目实施管理机构二、资金筹集安排三、技术获得与转让四、勘察设计和设备订货五、施工准备六、施工和准备七、竣工验收第二节项目计划实施内容表第十一章投资估算第一节工程概况第二节编制依据一、定额依据二、设备价格三、材料价格第三节有关进口设备材料费率标准第四节其他费编制第五节投资分析一、按项目工程性质划分二、按项目费用性质划分第十二章技术经济分析第一节说明第二节基础数据一、方案及售价二、总投资与资金筹措三、税金四、定员及工资标准五、基准收益率第三节财务测算成本费用说明第四节盈利能力分析一、损益和利润分配表二、现金流量表三、计算相关财务指标(投资利润率、投资利税率、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期)第五节敏感性分析一、单因素敏感性风险分析二、多因素敏感性分析第六节盈亏平衡分析第七节项目总投资第十三章项目风险分析第一节主要风险一、市场风险1、原材料价格2、能源价格3、市场需求二、技术风险三、其他风险第二节防范和降低风险对策一、市场风险的防范二、技术风险的防范三、其他风险的防范第十四章研究结论与建议第一节可行性研究结论第二节中研普华建议附录一、附图二、附表图表目录图表:医疗垃圾处理项目场址位置图图表:医疗垃圾处理项目工艺流程图图表:医疗垃圾处理项目总平面布置图图表:主要土建工程的平面图图表:医疗垃圾处理项目所需成果转让协议及成果鉴定图表:主要技术经济指标摘要表图表:医疗垃圾处理项目投资估算表图表:医疗垃圾处理项目投入总资金估算汇总表图表:医疗垃圾处理项目主要单项工程投资估算表图表:医疗垃圾处理项目流动资金估算表图表:医疗垃圾处理项目财务评价报表图表:医疗垃圾处理项目销售收入、销售税金及附加估算表图表:医疗垃圾处理项目总成本费用估算表图表:医疗垃圾处理项目财务现金流量表图表:医疗垃圾处理项目损益和利润分配表图表:医疗垃圾处理项目资金来源与运用表图表:医疗垃圾处理项目借款偿还计划表图表:医疗垃圾处理项目国民经济评价报表图表:医疗垃圾处理项目国民经济效益费用流量表图表:医疗垃圾处理项目国内投资国民经济效益费用流量表略……订阅《》请来电咨询400-086-5388报告目录第一章总论第一节项目名称及承担单位一、项目名称二、项目承办单位三、项目建设地点四、可行性研究报告编制单位五、项目承办单位概况第二节项目背景一、行业背景1、国际方面2、国内方面二、行业发展现状1、国际方面2、国内方面三、企业发展定位分析四、项目建设的有利条件第三节可行性研究依据、原则和范围一、可行性研究依据二、可行性研究原则三、可行性研究的范围第四节建设规模、产品方案与产品质量标准一、建设规模二、产品方案三、产品质量执行标准第五节技术方案一、技术方案二、主要技术来源第六节项目主要技术经济指标第七节可行性研究结论和建议第二章合金产业市场分析第一节合金产业发展背景和宏观环境分析第二节国内合金产业格局分析一、行业总体情况二、国内主要合金厂家分析三、合金市场分析第三节国内合金市场供需情况分析第四节国外合金市场供需情况分析第五节合金产业发展的目标市场分析一、国际目标市场预测二、国内目标市场预测三、拟建生产线的目标市场四、竞争力分析1、竞争对手分析2、竞争优势分析五、进入目标市场主要措施第三章厂址与建设条件第一节厂址一、地理位置二、气象、水文与地质条件第二节建设条件一、主要原材料供应二、包装材料三、零星材料四、各种劳保用品、办公用品五、公用设施第四章工程技术方案第一节概述一、全球合金生产技术现状二、本项目的核心技术问题三、主要技术来源四、生产线技术指标及消耗五、生产组织六、工艺流程及物料平衡第二节主生产线各系统一、原料系统二、生产系统三、包装系统第三节生产线主要设备选购第四节控制系统方案第五节产品质量标准与控制第六节总图运输一、工程概况二、平面布置三、竖向布置四、厂区绿化五、全厂运输第七节建筑与结构一、工程地质条件二、主要建(构)筑物建筑、结构方案选择三、确定防火、防蚀、防潮、防尘、防水、防烟、隔音、隔热、保温等建筑特殊处理措施四、主要建(构)筑物建筑特征和结构类型第八节给排水一、设计依据二、设计范围三、给水四、排水及污水处理第九节供配电与通讯一、设计依据二、设计范围三、供配电设计四、车间配电和照明五、接地六、防雷、防静电七、通信第十节压缩空气一、设计依据二、用气负荷三、设备选型及车间布置四、供气第十一节燃料一、燃气用点二、燃气来源三、流程第十二节生产线主要设备表及估价表第五章节约能源第一节概述第二节节约热能措施第三节节电措施第四节节水措施第五节节能效果一、装备节能二、建筑节能三、产品应用的节能效果第六节节能效果分析结论与建议第六章环境保护第一节本项目执行的相关环保标准第二节概述一、废气处理二、废水处理三、固体废弃物处理四、粉尘处理第三节主要污染源和污染物一、废气二、废水三、废渣四、噪声第四节三废处理方案一、废气处理方案二、废渣处理方案三、废水处理方案四、噪音处理方案第五节其它防治措施一、绿化二、环境监测第七章安全与工业卫生第一节概述第二节设计依据第三节生产所用的易燃、易爆物质和生产过程产生的有害因素一、易燃、易爆物质二、粉尘三、噪声四、高温第四节设计中所采取的防范和治理措施一、易燃、易爆物的防护二、除尘三、防噪与减噪措施四、通风降温与空调五、其它措施第五节预期效果及评价第八章消防第一节消防标准及要求第二节消防措施一、总图与建筑二、工艺三、给排水四、电气第九章劳动组织与定员第一节组织机构一、组织结构二、工作制度第二节定员一、管理人员二、生产线生产人员三、人员培训第十章项目建设进度安排第一节项目进度计划一、建立合金项目实施管理机构二、资金筹集安排三、技术获得与转让四、勘察设计和设备订货五、施工准备六、施工和生产准备七、竣工验收第二节项目计划实施内容表第十一章投资估算第一节工程概况第二节编制依据一、定额依据二、设备价格三、材料价格第三节有关进口设备材料费率标准第四节其他费编制第五节投资分析一、按项目工程性质划分二、按项目费用性质划分第十二章技术经济分析第一节说明第二节基础数据一、产品方案及售价二、总投资与资金筹措三、税金四、定员及工资标准五、基准收益率第三节财务测算成本费用说明第四节盈利能力分析一、损益和利润分配表二、现金流量表三、计算相关财务指标(投资利润率、投资利税率、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期)第五节测算结果第六节敏感性分析一、单因素敏感性风险分析二、多因素敏感性分析第七节结论第八节项目总投资第十三章项目风险分析第一节主要风险一、市场风险1、原材料价格2、能源价格3、市场需求二、技术风险三、其他风险第二节防范和降低风险对策一、市场风险的防范二、技术风险的防范三、其他风险的防范第十四章研究结论与建议第一节可行性研究结论第二节中研普华建议附录一、附图二、附表图表目录图表:合金项目场址位置图图表:合金项目工艺流程图图表:合金项目总平面布置图图表:主要土建工程的平面图图表:合金项目所需成果转让协议及成果鉴定图表:主要技术经济指标摘要表图表:合金项目投资估算表图表:合金项目投入总资金估算汇总表图表:合金项目主要单项工程投资估算表图表:合金项目流动资金估算表图表:合金项目财务评价报表图表:合金项目销售收入、销售税金及附加估算表图表:合金项目总成本费用估算表图表:合金项目财务现金流量表图表:合金项目损益和利润分配表图表:合金项目资金来源与运用表图表:合金项目借款偿还计划表图表:合金项目国民经济评价报表图表:合金项目国民经济效益费用流量表图表:合金项目国内投资国民经济效益费用流量表略……订阅《》请来电咨询400-086-5388报告目录第一部分摘要一、公司概况描述二、公司的宗旨和目标三、公司目前股权结构四、已投入的资金及用途五、公司目前主要产品或服务介绍六、市场概况和营销策略七、主要业务部门及业绩简介八、核心经营团队九、公司优势说明十、目前公司为实现目标的增资需求:原因、数量、方式、用途、偿还十一、融资方案(资金筹措及投资方式及退出方案)十二、财务分析1、财务历史数据2、财务预计3、资产负债情况第二部分综述第一章公司介绍一、公司的宗旨二、公司简介资料三、各部门职能和经营目标四、公司管理1、董事会2、经营团队3、外部支持第二章技术与产品一、技术描述及技术持有二、产品状况1、主要产品目录2、产品特性3、正在开发/待开发产品简介4、研发计划及时间表5、知识产权策略6、无形资产三、产品生产1、资源及原材料供应2、现有生产条件和生产能力3、扩建设施、要求及成本,扩建后生产能力4、原有主要设备及需添置设备5、产品标准、质检和生产成本控制6、包装与储运第三章市场分析一、市场规模、市场结构与划分二、目标市场的设定三、产品消费群体、消费方式、消费习惯及影响市场的主要因素分析四、目前公司产品市场状况,产品所处市场发展阶段(空白/新开发/高成长/成熟/饱和)产品排名及品牌状况五、市场趋势预测和市场机会六、行业政策第四章竞争分析一、有无行业垄断二、从市场细分看竞争者市场份额三、主要竞争对手情况:公司实力、产品情况四、潜在竞争对手情况和市场变化分析五、公司产品竞争优势第五章市场营销一、概述营销计划二、销售政策的制定三、销售渠道、方式、行销环节和售后服务四、主要业务关系状况五、销售队伍情况及销售福利分配政策六、促销和市场渗透1、主要促销方式2、广告/公关策略、媒体评估七、产品价格方案1、定价依据和价格结构2、影响价格变化的因素和对策八、销售资料统计和销售纪录方式,销售周期的计算。

图为包含3个水分子的钠离子水合物,其具有异常高的扩散能力。

北大量子材料科学中心供图  近日,北京大学物理学院量子材料科学中心江颖课题组、徐莉梅课题组、北京大学化学与分子工程学院高毅勤课题组与中国科学院/北京大学王恩哥课题组合作,继2014年获得世界首张亚分子级分辨的水分子图像后,再次取得突破,首次得到了水合钠离子的原子级分辨图像,并发现了一种水合离子输运的幻数效应。   该项研究成果于5月14日发表在国际顶级学术期刊《自然》上。   离子水合无处不在,在众多物理、化学、生物过程中扮演着重要角色  水是自然界中存量最丰富、人们最为熟悉,同时可能也是最不了解的一种物质。

水与其他物质的相互作用是一个非常复杂的过程。   中科院院士王恩哥说:由于水是强极性分子,它作为溶剂能使很多盐发生溶解,而且能与溶解的离子结合在一起形成团簇,此过程称为离子水合,形成的离子水合团簇被称为离子水合物。   离子水合可以说是无处不在,在众多物理、化学、生物过程中扮演着重要的角色,比如:盐的溶解、电化学反应、生命体内的离子转移、大气污染、海水淡化、腐蚀等。   由于离子与水之间的相互作用,离子不仅会影响水的氢键网络构型,而且会影响水分子的各种动力学性质,比如:水分子的振动、转动、扩散、质子转移等。 北京大学物理学院量子材料科学中心江颖教授说:反过来,水分子在离子周围形成水合壳层,会对离子的电场产生屏蔽,并影响离子的动力学性质,比如:离子的输运和传导等。

尤其是在受限体系(比如纳米流体)中,由于尺寸效应,这种影响尤为明显。   离子水合物的微观结构和动力学一直是学术界争论的焦点。

早在19世纪末,人们就意识到离子水合的存在并开始了系统的研究。 虽然经过了100多年的努力,但离子的水合壳层数、各个水合层中水分子的数目和构型、水合离子对水氢键结构的影响、决定水合离子输运性质的微观因素等诸多问题,至今仍没有定论。

王恩哥说:究其原因,关键在于缺乏单原子、单分子尺度的表征和调控手段,以及精准可靠的计算模拟方法。   近年来,王恩哥、江颖等团队发展了原子水平上的高分辨扫描探针技术和针对轻元素体系的全量子化计算方法,在水/冰的结构和动力学研究中得到了成功应用,刷新了人们对水和其他氢键体系的认知,这些工作为水合物的原子尺度研究打下了坚实的基础。   如何获得单个离子水合物并得到稳定图像,是研究离子水合物的两大挑战  要研究离子水合物的微观结构和动力学行为,首先面临的巨大挑战是:如何在实验上获得单个离子水合物。

  江颖说:虽然得到离子水合物非常容易,比如把盐倒入水中即可,但是这些离子水合物相互聚集、相互影响,水合结构也在不断变化,不利于高分辨成像。

所以,要得到适合扫描探针显微镜研究的单个离子水合物是一件非常困难的事。   为了解决这一难题,研究人员发展了一套独特的离子操控技术,来可控地制备单个离子水合物。

  实验制备出单个离子水合物后,接下来需要通过高分辨成像弄清楚其几何吸附构型。

然而,对离子水合物进行高分辨成像也面临着巨大的挑战。

江颖说:由于离子水合物属于弱键合体系,比水分子团簇更加脆弱,因此针尖很容易扰动离子水合物,从而无法得到稳定的图像。   为了克服上述困难,研究人员发展了基于一氧化碳针尖修饰的非侵扰式原子力显微镜成像技术,可以依靠极其微弱的高阶静电力来扫描成像。 他们将此技术应用到离子水合物体系,首次获得了原子级分辨成像,并结合第一性原理计算和原子力图像模拟,成功确定了其原子吸附构型。

  江颖说:从图中我们可以看到,不仅是水分子和离子的吸附位置可以精确确定,就连水分子取向的微小变化都可以直接识别。

这也是水合离子的概念提出100多年来,首次在实空间直接看到水合离子的原子级图像。

  研究人员通过非弹性电子激发控制单个水合离子在NaCl表面上的定向输运,还发现了一种有趣的幻数效应:包含有特定数目水分子的钠离子水合物具有异常高的扩散能力,迁移率比其他水合物要高12个量级,甚至远高于体相离子的迁移率。

  王恩哥说:之后的第一性原理计算和分子动力学模拟结果表明,这一幻数效应来源于离子水合物与表面晶格的对称性匹配程度,可以在很大一个温度范围内存在,包括室温。

此外,我们还发现这种动力学幻数效应具有一定的普适性,适用于相当一部分盐离子体系。   研究成果在离子电池、生物离子通道、海水淡化等相关应用领域具有重要意义  水溶液中的离子输运研究长期以来都是基于连续介质模型,而忽略了离子与水相互作用以及离子水合物和界面相互作用的微观细节。

这项研究首次建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联,刷新了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。 王恩哥说。   该项研究的结果表明,可以通过改变表面晶格的对称性和周期性来控制受限环境或纳米流体中离子的输运,从而达到选择性增强或减弱某种离子输运能力的目的,这对很多相关的应用领域都具有重要的潜在意义,比如:离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等。

  江颖举例说:在海水淡化中,可以设计特定对称性和周期的材料,利用幻数效应来提高离子的过滤效率和选择性;在离子电池方面,可以通过对电极材料进行界面调控,提高离子的传输速率,从而缩短充电时间和增大电池功率。

  此外,此项研究发展的实验技术也首次将水合相互作用的研究精度推向了原子层次,未来有望应用到更多更广泛的水合物体系当中,开辟全新的研究领域。

  此项成果得到了《自然》3个不同领域审稿人的一致好评,认为该工作会马上引起理论和应用表面科学领域的广泛兴趣,为在纳米尺度控制表面上的水合离子输运提供了新的途径并可以拓展到其他水合体系。

(吴月辉)。