Исследование локальной атомной структуры соединения ZnBr2 и его водных растворов при аномальных условиях методом рентгеновской спектроскопии поглощения
Диссертация
Тезисы российских и международных конференции: А5. Кунике М., Каменский И. Ю., Бабанов Ю. А., Функе X. Определение оптимального параметра регуляризации для решения обратной задачи EXAFS спектроскопии // Тез. докл. IV Молодежного семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2003. С. 57. А6. Kunicke М., Kamensky I.Yu., Babanov Yu.A., Funke H… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Водные растворы галогенидов металлов в сверхкритическом состоянии (литературный обзор)
- 1. 1. Вода в сверхкритическом состоянии
- 1. 1. 1. Особенности сверхкритического состояния воды
- 1. 1. 2. Практические аспекты использования суб- и сверхкритической воды
- 1. 2. Структура водных растворов галогенидов металлов
- 1. 2. 1. Факторы, влияющие на гидратацию ионов в водных растворах
- 1. 2. 2. Образование ионных пар при переходе в сверхкритическое состояние
- 1. 2. 3. Динамика структуры ионных комплексов в водных растворах ZnBr2 при изменении внешних условий
- 1. 3. Исследование структуры конденсированных сред
- 1. 3. 1. Спектроскопия поглощения рентгеновских лучей
- 1. 3. 2. Описание атомной структуры конденсированных сред
- 1. 3. 3. Связь структурных характеристик с наблюдаемыми спектрами поглощения
- 1. 3. 4. Алгоритмы получения структурной информации по данным EXAFS спектроскопии
- 1. 1. Вода в сверхкритическом состоянии
- 2. 1. Выбор оптимального параметра регуляризации
- 2. 2. Обработка экспериментальных данных для поликристаллической меди
- 2. 3. Определение параметров локальной атомной структуры акваиона Ст3+
- 2. 3. 1. Приготовление образцов и получение экспериментальных спектров поглощения водных растворов кюрия
- 2. 3. 2. Решение обратной задачи для акваиона Ст3+
- 3. 1. Фазовая информация и Фурье-преобразование уравнения EXAFS
- 3. 2. Алгоритм решения обратной задачи с парциальным обратным оператором
- 3. 3. Модельные численные расчеты для структуры кристаллического бромида цинка
- 4. 1. Экспериментальные спектры поглощения водных растворов
- 4. 1. 1. Экспериментальные условия
- 4. 1. 2. Изменение плотности раствора с изменением температуры
- 4. 2. Выбор тестовых образцов и расчет рассеивательных характеристик
- 4. 2. 1. Модельные расчеты ZnO, Zn (N03)2xH20, КВЮ
- 4. 2. 2. Модельные расчеты и обработка экспериментальных данных ZnBr2xnH
- 4. 3. Качественное описание структурных изменений при повышении температуры
- 4. 3. 1. Анализ ближней области спектров рентгеновского поглощения
- 4. 3. 2. Предварительная обработка и спектры нормированной части спектра поглощения
- 4. 4. Получение парциальных парных корреляционных функции для водного раствора ZnBr
- 4. 4. 1. Исследование 0.0085 моль/л водного раствора ZnBr
- 4. 4. 2. Изменения локальной атомной структуры 1.0 моль/л водного раствора ZnBr2 при переходе в сверхкритическое состояние
- 4. 4. 3. Обсуждение результатов
Список литературы
- Calzavara Y., Simonet V., Hazemann J.-L., Argoud R., Geaymond O., Raoux D. An X-ray absorption spectroscopy study of the pressure and temperature dependence of ZnBr2 aqueous supercritical solutions // J. Synchrotron Rad. 2001. V. 8. P. 178−181.
- Simonet V., Calzavara Y., Hazemann J.-L., Argoud R., Geaymond O., Raoux D. X-ray absorption spectroscopy studies of ionic association in aqueous solutions of zinc bromide from normal to critical conditions // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. P. 2771−2781.
- Babanov Yu.A., Vasin V.V., Ageev A.L., Ershov N.V. A new interpretation of EXAFS spectra in real space. Part I // Phys. Stat. Sol. (b). 1981. V. 105. № 2. p. 747−754.
- Babanov Yu.A., Shvetsov V.R. Bond length determination for multicomponent systems new opportunities in EXAFS data analysis // J. de Phys. 1986. V. 47. N. 12. P. C8 37−42.
- Швецов B.P., Бабанов Ю. А. Парциальные межатомные расстояния в аморфном и кристаллическом CuZr2 // ФММ. 1988. Т. 65. № 6. С. 1110−1118.
- Глебов А.Н., Буданов А. Р. Структурно-динамические свойства водных растворов электролитов // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 9. С. 72−78.
- Зеленин Ю.М. Двухкомпонентная модель структуры воды. // Электронный журнал «Исследовано в России». 2005. 110. С. 1133−1137. http://zhurnal.ape.relarn.rU/articles/2005/l 10. pdf
- Ohtaki Н. Effects of temperature and pressure on hydrogen bonds in water and in form amide // J. Mol. Liq. 2003. V. 103−104. P. 3−13.
- Галкин A.A., Лунин B.B. Вода в суб- и сверхкритическом состоянии -универсальная среда для осуществления химических реакций // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 1. С. 24−40.
- Леменовский Д.А., Баграташвили В. Н. Сверхкритические среды. Новые химические реакции и технологии. // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 10. С. 36−41.
- Востриков А.А., Шишкин А. В., Тимошенко Н. И. Синтез наноструктур окиси цинка при окислении Zn суб- и сверхкритической водой // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. Вып. 1. С. 60−69.
- Salvador F., Sanchez Jimenez С. A new method for regenerating activated carbon by thermal desorption with liquid water under subcritical conditions // Carbon. 1996. V. 34. P. 511−516.
- Ахметов H.C. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. Москва: Высш. шк., 1998. 743 с.
- Ohtaki Н. Invited Review. Ionic solvation in aqueous and nonaqueous solutions // Monatshefte fur Chemie. 2001. V. 132. P. 1237−1268.
- Dang L.X., Schenter G.K., Glezalcou V.-A., Fulton J.L. Molecular Simulation Analysis and X-ray Absorption Measurement of Ca, К and CI Ions in Solution // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 23 644−23 654.
- Fulton J.L., Pfund D.M., Wallen S.L., Newville M., Stern E.A., Yanjun Ma. Rubidium ion hydration in ambient and supercritical water // J. Chem. Phys. 1996. V. 105. № 6. P. 2161−2166.
- Fulton J.L., Chen Y., Heald S.M., Balasubramanian M. Hydration and contact9.1-ion pairingof Ca with С Г in supercritical aqueous solution // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 94 507 1−10.
- Kuzmin A., Obst S. and Purans J. X-ray absorption spectroscopy and1. A. molecular dynamics studies of Zn hydration in aqueous solutions // J. Phys.: Condens. Matt. 1997. V. 9. N. 46. P. 10 065−10 078.
- Hoffmann M.M., Darab J.G., Palmer В .J., Fulton J.L. A Transition in the Ni2+ Complex Structure from Six- to Four-Coordinate upon Formation of Ion Pair
- Species in Supercritical Water: An XAFS, NIR and MD Study // J. Phys. Chem. A. 1999. V. 103. P. 8471−8482.
- Ignaczak A., Gomes J.A.N.F., Cordeiro M.N.D.S. Quantum and simulation studies of X~(H20)" systems // Electrochimica Acta. 1999. V. 45. P. 659−673.
- Filipponi A., Panfilis S., Oliva C., Ricci M.A., D’Angelo P., Bowron D. T. Ion Hydration under Pressure // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91. N. 16. P. 165 505 1−4.
- Ohtaki H., Radnai T. Structure and dynamics of hydrated ions // Chem. Rev. 1993. V. 93. P. 1157−1204.
- Wallen S.L., Palmer B.J., Fulton J.L. The Ion Pairing and Hydration of Ni2+ in Supercritical Water at 425 °C and 690 bar determined by X-ray Absorption Fine Structure and Molecular Dynamics Studies // J. Chem. Phys. 1998. V. 108. P. 4039−4046.
- Ferlat G., San Miguel A., Jal J.F., Soetens J.C., Bopp Ph.A., Hazemann J.L., Testemamale D. Daniel I. The quest for ion paring in supercritical aqueous electrolytes//J. Mol. Liq. 2002. V. 101. № i3. p. 127−136.
- Simonet V., Calzavara Y., Hazemann J.-L., Argoud R., Geaymond O., Raoux D. Structure of aqueous ZnBr2 solution probed by X-ray absorption in normal and hydrothermal conditions // J. Chem. Phys. 2002. V. 116. P. 2997−3006.
- Duhlev R., Brown I.D., Faggiani R. Zinc bromide dihydrate ZnBr2x2H20: a double-salt structure // Acta Crystallog. Sec. C: Crystal Structure Communications. 1988. V. C44. P. 1969−1698.
- Takamuku Т., Ihara M., Yamaguchi Т., Wakita H. Raman-spectroscopic and X-ray-diffraction studies on concentrated aqueous zinc (II) bromide solution at high-temperatures // Z. Naturforsch. A. 1992. V. 47A. P. 485−492.
- Гинье А. Рентгенография кристаллов. Москва: Физматгиз, 1961. 604 с.
- Нозик Ю.З., Озеров Р. П., Хенниг К. Структурная нейтронография. Москва: Атом-издат, 1981.
- Haile J.M. Molecular Dynamics Simulation. Elementary Methods. N.Y.— Chichester-Brisbane-Toronto-Singapore: John Wiley & Sons, Inc., 1992. 490 p.
- Allen M.P., Rapaport D.J.D.C. The Art of Molecular Dynamics Simulation. 1996.
- Костарев А.И. Теория тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения // ЖЭТФ. 1941. Т. 11. № 1. С. 60−73.
- Козленков А.И. Теория тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения //Изв. АН СССР сер. Физ. 1961. Т. 25. № 8. С. 975−976.
- Sayers D.E., Stern Е.А., Lytle F.W. New technique for investigation noncrystalline structure: Fourier analysis of the extended X-ray absorption fine structure //Phys. Rev. Letters. 1971. V. 27. N. 18. P. 1204−1207.
- Lytle F.W., Sayers D.E., Stern E.A. EXAFS technique. II. Experimental practice and selected results // Phys. Rev. B. 1975. V. 11. № 12. P. 4825−4833.
- Stern E.A., Lytle F.W., Sayers D.E. EXAFS technique. III. Determination of the physical parameters // Phys. Rev. B. 1975. V. 11. № 12. P. 4836−4846.
- Ankudinov A., Ravel В., Rehr J.J., Conradson S. Real-space multiple-scattering calculation and interpretation of x-ray-absorption near-edge structure // Phys. Rev. B. 1998. V. 58. P. 7565−7576.
- Бабанов Ю.А. Рентгеновские методы исследования атомной структуры аморфных тел. Часть 2. Метод рентгеноспектрального структурного анализа. Методические рекомендации. Ижевск: Удм.Гос.Ун-т, 1995. 127 с.
- Gurman S.J., Binsted N., Ross I. A rapid, exact curved-wave theory for EXAFS calculations // J. Phys. C: Solid State Phys. 1984. V. 17. № 1. P. 143−151.
- EXAFSPAK is a suite of XAS data analysis programs developed by Dr. G. N. George of SSRL / Stanford Linear Accelerator Center. Stanford University. http://www-ssrl.slac.stanford.edu/exafspak.html
- Funke H., Scheinost A.C., Chukalina M. Wavelet analysis of extended x-ray absorption fine structure data // Phys. Rev. B. 2005. V. 71. P. 94 110 1−7.
- Yamaguchi K., Ito Y., Mukoyama Т., Takahashi M., Emura S. The regularization of the basic x-ray absorption spectrum fine structure equation via the wavelet-Galerkin method // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1999. V. 32. P. 13 931 408.
- Khelashvili G., Bunker G. Practical regularization methods for analysis of EXAFS spectra //J. Synchrotron Rad. 1999. № 6. P. 271−273.
- Yang D.S., Bunker G. Improved i?-space resolution of EXAFS spectra using combined regularization methods and nonlinear least-squares fitting // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. P. 3169−3172.
- Yang D.S., Lee J.M. Improvement of double-shell R-space resolution by the EXAFS regularization method // Physica Scripta. 2005. V. T115. P. 200−201.
- Агеев A. JL, Антонова T.B., Райх Т. Е., Райх Т., Хенниг К. Метод разделенных функционалов при расшифровке локальной атомной структуры //Математическое моделирование. 2004. Т. 16. № 10. С. 81−92.
- Тихонов А.Н., Арсенин В. Я. Методы решения обратных некорректно поставленных задач. Москва: Наука, 1979. 285 с.
- Elden L. Algorithms for the regularization of ill-conditioned least squares problems//BIT. 1977. V. 17. P. 134−145.
- Деев А.Н., Бабанов Ю. А. Применение пробных функций в итерационном процессе решения обратных некорректных задач EXAFS-спектроскопии // ФММ. 2003. Т. 95. № 5. Р. 33−41.
- Lawson C.L., Hanson R.J. Solving Least squares Problems. Philadelphia: SIAM, 1995.
- Hansen P.C. The L-curve and its use in the numerical treatment of inverse problems- in Computational Inverse Problems in Electrocardiology // Southampton: WIT Press, 2001. P. 119−142.
- Morozov V.A. Methods for solving incorrectly posed problems. New York: Springer-Verlag, 1984. 273 p.
- Морозов B.A. Регулярные методы решения некорректно поставленных задач. Москва: Наука, 1987. 239 с.
- Golub G.H., Heath М.Т., Wahba G. Generalized cross-validation as a method for choosing a good ridge parameter. // Technometrics. 1979. № 21. P. 215−223.
- Hansen P.C. Rank-deficient and Discrete Ill-Posed Problems. Philadelphia: SIAM, 1998. 80 p.
- Chen L. Y., Chen J. Т., Hong H.-K., Chen C.H. Application of Cesaro mean and the L-curve for the deconvolution problem // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 1995. V. 14. P. 361−373.
- Kaufman L., Neumaier A., PET regularization by envelope guided conjugate gradients // IEEE Trans. Medical Imaging. 1996. УЛ 5. P. 385−389.
- Press W.H., et al. Numerical Recipes in Fortran 77: the art of scientific computing. Cambridge: University Press, 1999. P. 51−63.
- Reginska T. A regularization parameter in discrete ill-posed problems // SIAM J. Sci. Comput. 1996. № 17. P. 740−749.
- Oraintara S., Karl W.C., Castanon D.A., Nguyen T.Q. A reduced computation method for choosing the regularization parameter for Tikhonov problems // Electrical and Computer Engineering Department. Boston University. 1999.
- Ряжкин A.B. Исследование локальной атомной структуры упорядоченных и разупорядоченных сплавов никель-марганец методом EXAFS-спектроскопии: Дис. канд. физ.-мат. наук. Екатеринбург. 2002. 134 с.
- Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. Москва: Гос.издат.физ.-мат.литер., 1961. 862 с.
- Straumanis M.E., Yu L.S. Lattice parameters, densities, expansion coefficients and perfection of structure of Cu and of Cu-In a phase // Acta Cryst. A. 1969. V. 25. P. 676−682.
- Funke H., Stumpf Т., Rossberg A., Hennig C., Reich T. EXAFS Studies of the1. О I О i
- Am and Cm aquo ions // Digest reports of the 32 Journees des Actinides. Israel: Ein-Gedi, 2002.
- Allen P.G., Bucher J.J., Shuh D.K., Edelstein N.M., Craig I. Coordination chemistry of trivalent lanthanide and actinide ions in dilute and concentrated chloride solutions // Inorgan. Chem. 2000. № 39. P. 595−601.
- Ravel В., Newville M. ATHENA, ARTEMIS, HEPHAESTUS: data analysis for X-ray absorption spectroscopy using IFEFFIT // J. Synchrotron Rad., 2005. V. 12. P. 537−541.
- Newville M., Livins P., Yacoby Y., Stern E.A., Rehr J.J. Near-edge x-ray-absorption fine structure of Pb: A comparison of theory and experiment // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P. 14 126−14 131.
- Morss L. R., Richardson J. W., Williams C. W., Lander G. H., Lawson A.C., Edelstein N. M., Shalimoff G. V. Powder neutron diffraction and magnetic susceptibility of 248Cm02 // J. Less-Common Met. 1989. № 156. P. 273−289.
- Stumpf Т., Bolte M. Tetraaquatrinitratoeuropium (III) dihydrate // Acta Cryst. 2001. №E57. P. ilO-ill.
- Stearns M.B. Determination of bond lengths from extended x-ray absorption fine structure using the linear phase functions // Phys. Rev. B. 1982. V. 25. P. 2382−2399.
- Stearns D.G., Stearns M.B. Simple method of bond-length determinations and test of phase transferability with the use of extended x-ray-absorption fine-structure linear phase functions // Phys. Rev. B. 1983. V. 27. P. 3842−3844.
- Рентгеноспектральный метод изучения структуры аморфных тел: EXAFS спектроскопия / Кочубей Д. И., Бабанов Ю. А., Замараев К. И. и др. / Отв. ред. Г. М. Жидомиров. Новосибирск: Наука Сиб. Отд-ние, 1988. 306 с.
- Van Zon J.B.A.D., Koningsberger D.C., van’t Blik H.F.J., Prins R., Sayers D.E. On the detection with EXAFS of metal-support oxygen bonds in a highly dispersed rhodium on alumina catalyst // J. Chem. Phys. 1984. V. 80. P. 3914−3915.
- Chieh C., White M.A. Crystal structure of anhydrous zinc bromide // Z. Kristallogr. 1984. V. 166. P. 189−197.
- Hazemann J. L, Nayouf K., de Bergevin F. Modelisation by finite elements of sagittal focusing // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 1995. V. 97. P. 547−550.
- Tamura K., Inui M., Hosokawa S., XAFS measurements at high temperatures and pressures //Rev. Sci. Instrum. 1995. V. 66. N. 2. P. 1382−1384.
- Da Silva C., Proux O., Testemale D., Hazemann J.-L. Local Structures in Supercritical Solutions: An In Situ Investigation by X-ray Synchrotron Radiation
- Digest reports of the 5th International Conference on Synchrotron Radiation in Materials Science (SRMS-5). Chicago, 2006. P. 19−20.
- NIST chemistry WebBook / National Institute of Standards and Technology USA. http://webbook.nist.gov/chemistry/
- Takahashi M., Tanida H., Kawauchi S., Harada M., Watanabe I. DV-Xa MO approach to Zn K-XANES spectra of zinc aqueous solution // J. Synchrotron Rad. 1999. V. 6. P. 278−280.
- Mayanovic R.A., Anderson A.J., Bassett W.A., Chou I.-M. Hydrogen bond breaking in aqueous solutions near the critical point // Chem. Phys. Lett. 2001. V. 336. P. 212−218.