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层状锰氧化物的纳米尺度水合作用( Nanoscale Hydration in Layered Manganese Oxides )
W Cheng J Lindholm M Holmboe NT Luong JF Boily
水钠石是一种层状MnO2矿物，能够在其体内嵌入纳米水膜。由于其Mn氧化态(MnIV、MnII、MnII)、阳离子空位和层间阳离子布居数的可变分布，伯纳锡石在催化、储能溶液和环境化学中发挥着重要作用。我们在此报告了驱动水在钾交换水钠石纳米粒子中的纳米级插层的分子控制。通过显微失重、振动光谱和X射线衍射，我们发现在25°C的水蒸气中，即使在露点附近，水钠石每层也不超过一个单层。分子动力学研究表明，单分子膜是一种能量有利的水化状态，每单胞由1.33个水分子组成。这种单层膜是由钾-水协同作用和水-水钠石直接作用稳定的，水-水相互作用可以忽略不计。利用我们的复合吸附-冷凝-插层模型，我们预测了与湿度相关的水负荷，根据水插层在内部和外部基面的比例，这些水负荷随颗粒尺寸的变化而变化。该模型还考虑了凝聚在粒子上和粒子之间的额外种群。通过描述水锡石的纳米级水化作用，我们的工作为理解这种重要的层状氧化锰矿物在自然和技术环境中可以宿主的水驱动催化化学提供了一条道路。
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