ICl分子在外电场中的物理性质研究

摘要：ICl作为一种强氧化剂并广泛用于生产农产品,自身具有毒性并且严重破坏大气臭氧层,本文通过外加电场研究其物理特性和解离特性。本文采用Hartree-Fook的方法在GDZVP基组水平上增加不同外电场( -0.020－ 0.020a. u.) 对ICl分子的基态稳定电子结构进行了计算,研究了外电场对ICl分子的分子结构、键长、偶极矩、总能量、能隙以及红外光谱、势能面的影响规律。结果显示在外电场的作用下分子结构变化显著,随着Z（I-Cl键）方向的外电场的增大,ICl分子键长一直减小,总能量先增大后减小,电偶极矩先减小后增大,能隙EG先增大后减小,同时ICl红外光谱的最强峰先发生蓝移再发生红移,另一方面当电场强度为-0.04a.u.时外电场使I-Cl键断裂,这也证实了研究ICl分子在外电场物理性质是有意义的     

哈龙1211分子在外电场中的物理特性研究

采用密度泛函理论,在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对分子进行优化,研究了在不同外电场下,哈龙1211分子的键长、体系总能量、偶极矩、能级、能隙、电荷分布和红外光谱的变化规律.计算结果表明,电场方向不同,键长的变化趋势也不同.随着外电场(-0.02 a.u.-0.03 a.u.)的增加,C-Br间的键长随x轴方向电场的增加可能先趋于断裂,而C-Cl间的键长随y轴方向电场的增加可能最先趋于断裂,这对利用外电场解离哈龙1211分子有着重要意义.体系总能量和能隙随着外电场的增加先增大后减小,而偶极矩的变化趋势相反.另外,随着电场的增加,红外光谱的最强峰先发生蓝移再发生红移.     

哈龙1211分子在外电场中的物理特性研究

采用密度泛函理论,在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对分子进行优化,研究了在不同外电场下,哈龙1211分子的键长、体系总能量、偶极矩、能级、能隙、电荷分布和红外光谱的变化规律。计算结果表明,电场方向不同,键长的变化趋势也不同。随着外电场(-0.02a.u.—0.03a.u.)的增加,C-Br间的键长随x轴方向电场的增加可能先趋于断裂,而C-Cl间的键长随y轴方向的增加可能最先趋于断裂,这对利用外电场解离哈龙1211分子有着重要意义。体系总能量和能隙随着外电场的增加先增大后减小,而偶极矩的变化趋势相反。另外,随着电场的增加,红外光谱的最强峰先发生蓝移再发生红移。     

电场作用下溴甲烷的光谱和解离特性

采用了密度泛函理论（density functional theory,DFT）,在6-311++G（d,p）基组水平上使用B3LYP方法研究外电场（0-0.05a.u.）对于溴甲烷分子的键长、能隙及解离势能面的影响.结果表明：外加电场的方向和大小对于分子结构和解离势能面均有显著的影响.随着负向外电场（Br-C键方向）从0增加到0.05a.u.,C-Br键的键长先减小后增大,C-H键的键长逐渐增加,分子能隙E_G逐渐减小,C-Br键的str振动频率逐渐增加而IR振动频率逐渐减小.进一步计算发现：随着正向外电场（C-Br键方向）从0增加到0.03a.u.,溴甲烷分子的势能曲线有所降低,解离势垒逐渐减小.因此,可以通过外电场来控制CH₃Br分子的降解.     

外电场作用下黄曲霉素B1的分子结构和光谱

利用密度泛函（DFT）理论,在B3LYP/6-311G基组水平上研究外电场（0~0.015 a.u.）作用下黄曲霉素B₁（Aflatoxin B₁,AFB₁）分子的总能量、偶极矩、键长、HOMO-LUMO能隙、红外光谱.在优化构型的基础上,利用含时密度泛函（TDDFT）方法研究紫外可见吸收光谱和激发态的变化.结果表明：在CO键方向上加电场,外电场逐渐增大时,AFB₁分子的总能量逐渐增大,偶极矩逐渐减小.电场对不同的键长影响不同.能隙随外电场逐渐增大而减小,红外光谱吸收峰出现红移或蓝移,紫外可见吸收光谱的两个吸收峰发生不同的移动,但总的谱线集中在近紫外光区.分子各个激发态的激发能在外电场逐渐增大时逐渐减小,表明分子结构越来越不稳定.     

外电场作用下BrCl分子的物理特性与光谱

采用HF （Hartree-Fock）方法,在6-31+G（d,p）基组水平上优化不同外电场（0~0.035 a.u.）下氯化溴分子的基态稳定构型,在此基础上计算氯化溴分子的分子结构、偶极矩、分子总能量、分子键长、分子电荷分布、分子能隙、红外光谱及解离势能面等.结果表明：随着Z轴（平行于Br-Cl连线）方向外电场的增加（0~0.035 a.u.）,分子总能量先小幅度增加后又降低,键长先减小后增大,分子偶极矩先减小后单调增加,原子电荷分布递增,分子能隙逐渐减小,分子红外光谱先蓝移后红移.通过对解离势能面的计算分析发现,强度为0.045 a.u.的外电场使得Br-Cl键断裂而降解,该结果对氯化溴进行电场降解提供参考依据.     

基于外电场作用氟氯碳酰的光谱特性和解离特性

采用密度泛函方法(DFT)在B3LYP/6-31G(d)水平上优化计算了在不同外电场作用下氟氯碳酰分子的物理性质,包括键长、键角、分子体系总能量、偶极矩、能隙、红外光谱、拉曼光谱以及解离特性.研究表明在外电场(-0.02—0.07 a.u.)作用下,氟氯碳酰分子结构有明显的变化,随着外电场的增强,分子C-O键长、C-Cl键长逐渐增大,C-F键长逐渐减小,分子体系总能量、能隙先增大后减小,偶极矩先减小后增大;分子红外光谱的O p-deform、CCl stretch(str)、CF str振动发生了蓝移,CO str振动发生了红移,CO deform振动先红移后蓝移,分子拉曼光谱的O p-deform、CCl str、CF str、CO str振动移动情况与红外光谱相同,当外电场强度为0.03 a.u.时,分子C-Cl势垒消失,分子发生解离,当外电场强度为-0.005 a.u.时,分子两个键断裂,发生逐步解离.研究工作为进一步研究氟氯碳酰分子的解离特性及臭氧层的保护提供理论依据.     

ZnO在辐射场中的光激发特性研究

采用密度泛函理论的BPV86方法, 在6-311G++(d, p)基组水平上优化了不同外电场(0～0.080 a.u.)下氧化锌分子的基态稳定构型, 在此基础上利用同样的方法计算了氧化锌分子的分子结构、偶极矩、总能量、能隙以及红外光谱和紫外-可见吸收光谱强度。结果表明, 在外电场的作用下, 分子结构变化明显, 与电场呈现强烈的依赖关系。随着正向外加电场的增加, ZnO分子键长一直在增大, 电偶极距也是一直增大, 分子总能量不断减小, 分子能隙不断减小, 红外光谱吸收峰出现红移现象。随着外电场的加强, 分子紫外可见吸收光谱振子强度先增大后减小再增大再减小反复变化, 其波峰则出现蓝移现象。     

外电场对CO分子及离子性质的调制和降解

基于密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G++基组水平上,计算研究外加电场下CO分子及离子物理性质,包括总能量、键长、电荷分布、能级分布和红外光谱,并根据势能曲线研究CO外加电场下的降解。随着外电场逐渐增大(- 0.015 a. u.~0.015 a. u.),CO的性质发生明显的变化, 电场增大到一定程度时可实现CO分子降解。同样,CO⁺离子的总能量随电场的增大逐渐减小,键长变长,偶极矩逐渐变大,分子能隙在Alpha轨道中逐渐减小,在Beta轨道中逐渐增大,红外光谱的强度相应逐渐增大。电场从0.0 a. u增大到0.150 a. u.时,势能曲线的变化同样表明CO⁺离子离解能减小。电场增大到一定程度时可实现CO⁺离子降解。     

间二甲苯分子在不同外电场下结构和解离特性研究

间二甲苯是挥发性有机物(VOCs, Volatile Organic Compounds)的关键活性成分,研究其在外电场下的性质十分重要.采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311G++基组水平上对间二甲苯分子进行优化,从分子结构研究了不同外电场(-0.025 a.u.～0.025 a.u.)作用下,间二甲苯分子的总能量,键长,电偶极矩,前线轨道,红外光谱和解离势能面.计算结果表明,沿两甲基中C原子连线方向的电场(-0.025 a.u.～0.025 a.u.)增加时,分子总能量和能隙先增大后减小,电偶极矩先减小后增加.通过计算发现外电场对间二甲苯分子不同键长和不同振动模式的红外光谱的影响均有所不同.间二甲苯分子的解离特性表现为:沿两甲基中C原子连线方向施加强度超过0.047 a. u.的电场时,位于电场增加方向的甲基与苯环之间起连接作用的C-C键断裂.以上计算结果可为利用电场降解间二甲苯提供重要理论参考.     

外电场下二氧化锆的分子结构及其特性

对O原子采用6-311++G*基组,Zr原子采用aug-cc-pVTZ-PP基组,利用密度泛函(B3P86)方法优化得到了ZrO2分子的稳定构型,并研究了不同外电场(0—0.025 a.u.)作用下ZrO2基态分子键长、能量、电荷分布、偶极矩和能级的变化规律.在优化构型的基础上,利用含时密度泛函(TD-B3P86)方法研究了ZrO2分子在外电场作用下前6个激发态的激发能、跃迁波长和振子强度的激发特性.研究结果表明:随着电场强度的增大,Zr—2O的键长增大,而Zr—3O的键长均匀减少,总能量降低,偶极矩增大;最高占据轨道能量基本保持不变,最低未占据轨道和能隙均减小.电场的增大使得激发能减小,各个激发态跃迁波长均发生不同程度的红移现象,因而,利用外电场可以控制ZrO2的发光光谱范围在可见-红外区域扩展.     

外电场下AgCl分子的结构与性质

采用密度泛函理论B3P86方法计算了Ag Cl基态分子在不同场强条件下的稳定结构及激发态性质.研究了外电场对Ag Cl基态分子键长、总能量、电子结构、谐振频率和红外光谱强度及前10个激发态的吸收谱、激发能、振子强度的影响.结果表明随着沿Ag-Cl分子轴向电场的逐渐增大,Ag Cl分子键长逐渐减小;总能量则逐渐增大;电偶极矩单调减小;HOMO能级升高,而LUMO能级、费米能级和能隙均减小.谐振频率随正向电场增加而增大,而红外谱强度则逐渐减小.随着电场的增强,由基态至第1~10激发态的波长增大,激发能减小.     

外电场下AgCl分子的结构与性质

采用密度泛函理论B3P86方法计算了AgCl基态分子在不同场强条件下的稳定结构及激发态性质。研究了外电场对AgCl基态分子键长、总能量、电子结构、谐振频率和红外光谱强度及前10个激发态的吸收谱、激发能、振子强度的影响。结果表明随着沿Ag-Cl分子轴向电场的逐渐增大, AgCl分子键长逐渐减小;总能量则逐渐增大;电偶极矩单调减小;HOMO能级升高,而LUMO能级、费米能级和能隙均减小。谐振频率随正向电场增加而增大,而红外谱强度则逐渐减小。随着电场的增强,由基态至第1～10激发态的波长增大,激发能减小。     

LiF分子在外电场中的物理性质研究

本文采用量子力学从头算方法,运用密度泛函B3LYP方法在6-311基组水平上, 对不同外加电场(--0.15---0.15a.u.) 作用下LiF分子基态的稳定电子结构进行了计算,研究了外电场对LiF分子键长、能量、电荷分布、能级分布、能隙及红外光谱的影响规律.结果表明,随着Z方向外电场的增加,分子键长、偶极矩和能隙递增,原子电荷也递增,总能量降低, 频率及其红外强度递减, LiF基态分子势能曲线降低,离解能减小.     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩μ增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2－10激发态的波长增大而激发能减小。     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩 增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2-10激发态的波长增大而激发能减小。     

外电场作用下SiO电子结构特性研究

在得到SiO分子基态稳定构型的基础上，选用B3P86/6-311++g(d，p)方法优化得到了不同外电场(-0.03—0.03a.u.)下SiO分子基态的稳定电子结构，研究了外电场对SiO分子基态键长、能量、电荷分布、能级分布，能隙及红外光谱的影响规律.结果表明，分子结构与电场呈现强烈的依赖关系，且对电场的方向依赖呈现出不对称性.同时在正向外电场逐渐增大的过程中，SiO分子能隙始终处于减小趋势，占据轨道的电子易于激发至空轨道，因而为研究材料的电致发光机理奠定了一定的理论基础.     

外电场下AgBr分子的结构及性质

采用密度泛函理论B3P86方法研究了AgBr基态分子在不同场强条件下的稳定结构及激发态性质.分析了外电场对AgBr基态分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外光谱强度以及对前10个激发态的吸收谱、激发能、振子强度等的影响.结果表明随着正向电场F的逐渐增大,AgBr分子键长逐渐减小;总能量则逐渐升高;分子电偶极矩μ单调减小;HOMO能级升高,而LUMO能级、费米能级和能隙减小.谐振频率随正向电场增加而增大,随反向电场增加而减小,红外谱强度均随电场的增大而逐渐减小.由基态到第1-10激发态的波长增大,激发能减小.     

外场下SnS分子结构及其特性

对S原子采用6-311++G**基组,Sn原子采用SDB-cc-pVTZ基组,利用密度泛函(B3P86)方法对SnS分子进行了基态结构优化,并研究了外场作用下SnS基态分子键长、能量、能级分布、电荷布居分布、谐振频率和红外谱强度的影响规律.然后利用含时密度泛函(TD-B3P86)方法研究了SnS分子在外场下的激发特性.结果表明,在所加的电场范围内(-0.04 a.u.-0.04 a.u.),随着正向电场的增大,分子键长和红外谱强度均是先减小后增大;总能E,SnS基态分子的最高已占据轨道能量EH和谐振频率均是先增大后减小;分子的最低未占空轨道能量EL和能隙Eg均随正向电场的增大而减小.随着正向电场的增大,SnS分子由基态至前9个单重激发态跃迁的波长增大,激发能则减小.