本文關(guān)鍵詞：基于密度泛函理論的硫氨酯捕收劑的設(shè)計合成及機理研究

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【摘要】：本論文應(yīng)用分子設(shè)計技術(shù),設(shè)計、合成硫氨酯類銅硫分離捕收劑。即先通過理論計算,探索捕收劑分子的構(gòu)效關(guān)系,探尋捕收劑的前線軌道性質(zhì)(形狀、能量等)與其浮選性能之間的相關(guān)性；篩選出合適的捕收劑分子構(gòu)型,然后進行有機合成,再通過浮選試驗進行結(jié)構(gòu)-性能驗證。采用這種技術(shù)方法可縮短新藥劑分子的研制周期,減少經(jīng)費投入,對實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。采用密度泛函理論計算了系列黃藥捕收劑的幾何構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu),利用最高占據(jù)軌道能量(EHOMO)、自然布居分析(NPA)電荷、電負性(x)和絕對硬度(η)等參數(shù)判斷黃藥捕收劑的浮選性能。研究結(jié)果表明：黃藥陰離子是浮選溶液中的活性成分,鍵合原子為C—S單鍵中的S原子。EHOMO可較好地解釋直鏈黃藥(C1-C6)的浮選性能隨碳鏈增長而增強的現(xiàn)象。在黃藥同分異構(gòu)體中,與極性基相連的碳原子上支鏈越多,烷基給電子誘導(dǎo)效應(yīng)越強,該異構(gòu)體的捕收能力越強。黃藥同分異構(gòu)體(C3-C5)的捕收能力順序為：叔烴基黃藥仲烴基黃藥異烴基黃藥。運用密度泛函理論計算系列黃原酸甲酸酯捕收劑的幾何構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu),結(jié)合Klopman的普遍化微擾理論,研究前線軌道性質(zhì)、NPA、電負性、絕對硬度等參數(shù)與捕收劑浮選性能之間的相關(guān)性。研究結(jié)果表明：黃原酸甲酸酯的鍵合原子為C=S雙鍵中的S原子,EHOMO / NPA電荷、電負性等參數(shù)只能推斷捕收劑的浮選活性。黃原酸甲酸酯所表現(xiàn)出的選擇性,主要是因為黃銅礦表面Cu原子的d軌道電子轉(zhuǎn)移到捕收劑的最低空軌道(LUMO)和能量第二低空軌道(LUMO+1)形成反饋π鍵,從而增強了捕收劑對黃銅礦的浮選能力。ELUMO、ELUMO+1大小可較好地解釋捕收劑的選擇性強弱。依據(jù)前期理論研究結(jié)果,構(gòu)建了2種新型硫氨酯捕收劑(IP-BIAN和IPEE),通過密度泛函理論計算,運用相互作用能判據(jù)等理論,預(yù)測這2種新型捕收劑與常用硫氨酯捕收劑的選擇性大小順序為：IPECTC IP-BIAN PACZ-200IPEE.之后合成出相應(yīng)目標硫氨酯分子,并進行單礦物、人工混合礦及實際礦石的浮選試驗,試驗結(jié)果與前期預(yù)測吻合。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD923.13

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本文編號：1270680