金属离子溶液体系微观结构光谱的研究对增强解析分子光谱,开展光谱计算,深化分子结构和振动光谱关系的研究和应用具有一定的指导意义,其方法的建立和发展为研究生命科学、液体结构、稀土络合物、高分子结构和复合材料等提供强有力的手段。金属离子和溶剂分子之间存在较强的相互作用,导致离子溶剂化(ion solvation)现象。本文在总结前人工作的基础上,通过研究锂离子、镁离子、钙离子等在相应溶剂中的作用以及其微观结构变化,利用红外光谱、量子化学计算等方法对体系的溶剂化情况进行了研究。具体的研究内容如下:　　 1.利用红外光谱技术、密度泛函理论(DFT)和从头算法(ab initio)的HF(Haree-Fock)方法对锂离子、镁离子、钙离子在丙酮溶液中的溶剂化过程的微观构型进行量子化学模拟计算。基于锂离子丙酮溶液C=O特征峰实验与优化结果对比,及优化结果中体系稳定构型的键长、净电荷以及热力学参数值等的比较,得到适用于该体系计算的最佳计算模型。　　 2.通过对氯化锂、氯化镁、氯化钙乙醇溶液的的红外光谱解析,得出金属离子与溶剂分子溶剂化作用是通过金属离子与乙醇分子中氧发生的。结合量子化学模拟计算得出相应构型的热力学参数及该溶液体系中的稳定构型,并利用波恩方程从理论方面对量子化学模拟结果进行验证。同时通过溶液浓度变化与其电导率之间的关系说明了溶液体系中确实存在溶剂化的现象。　　 3.针对相同摩尔比的DMF和乙醇的混合溶液,通过溶液的特征峰计算得到了阳离子在两种溶剂中的溶剂化数,解释了该混合溶液体系中优先溶剂化的情况。通过DMF和乙醇的混合溶液的量子化学模拟,得到金属离子与溶剂分子结合时的键长以及金属离子与溶剂分子结合时的净电荷变化情况,进一步验证该溶液体系中优先溶剂化的情况。　　 4.通过对不同阳离子溶液体系溶剂化数的计算,及其特征峰和吸光度的变化规律,得出阳离子溶剂化能力的大小。采用密度泛函理论的B3LYP/6-31G*对体系进行优化,基于优化出的稳定构型键长等进一步说明了不同阳离子溶剂化能力。