外电场下C_4F_7N分子的结构与特性

C_4F_7N作为优质的SF_6环保型替代气体而备受关注.为了研究外电场对C_4F_7N分子结构和性能的影响,本文采用密度泛函明尼苏达M06-2X方法分别在6-311g(d,p)基组和aug-cc-pVTZ基组水平上对C_4F_7N分子进行优化,分析了不同外电场(0-0.040 a.u., 1a.u.=5.142×10~(11) V/m)作用下分子的结构和能量变化,外电场对分子红外光谱、ADCH电荷、偶极矩以及极化率的影响.研究结果表明:随着电场的增强,分子各键长均发生变化,其中R(1,4)、R(4,5)、R(1,12)、R(2,7)变化明显,R(1,4)、R(4,5)键长逐渐伸长,R(1,12)、R(2,7)键长逐渐缩短,分子总能量降低,偶极矩和极化率升高,C_4F_7N分子稳定性随着电场的增强而降低;分子红外光谱高频区吸收峰较为密集,且既有红移也有蓝移;ADCH原子电荷发生显著变化.     

基于密度泛函理论的外电场下C_3F_8微观特性的研究

全氟丙烷(C_3F_8)作为一种拥有较低温室效应的SF_6替代气体,被国内外学者广泛研究.为了从分子层面上揭示全氟丙烷在外电场作用下微观特性的变化情况,采用密度泛函理论中的M06-2X方法,在6-31G(d)基组水平上优化得到了C_3F_8的基态稳定构型.分析了不同外电场(0-0.020 a.u.)对C_3F_8分子的结构、Highest Occupied Molecular(HOMO)、Lowest Unoccupied Molecular(LUMO)、能隙、键级的影响,并研究了全氟丙烷分子的激发态能、波长、振子强度.结果表明,在所加电场范围内,随着电场强度的增大,C_3F_8分子最高占据轨道能级逐渐增大,最低空轨道能级逐渐减小,能隙E_G逐渐减小, C_3F_8分子的化学活性增强;C_3F_8分子中的C-C键的Mayer Bond Order (MBO)值随电场强度的增大均出现增大的情况,分子的稳定性降低;C_3F_8分子激发态的激发能总体上呈现出减小的趋势,激发态的波长总体上则呈现出增大的趋势,表明在外电场的作用下,全氟丙烷分子变得越来越容易激发.     

基于密度泛函理论的外电场下c-C4F8的结构及其特性

采用密度泛函理论CAM-B3LYP/DGDZVP2对c-C4F8进行优化计算,得到基态分子结构.在该结构基础上施加线性外电场(0~10.284 V·pm^-1),获得了c-C4F8的几何特性、能量、前线轨道能级、键能和红外光谱数据.结果表明:当电场沿x轴变大时,c-C4F8的点群从D2d变为C1,偶极矩和极化率不断增大,结构稳定性降低;分子总能量和能隙不断减小,且C(4)-F(10)键的键能降低速度最快,最有可能率先在外电场作用下断裂,导致c-C4F8结构和对称性被破坏.同时c-C4F8的绝热电子亲和能单调上升,分子吸收自由电子的能力增强;红外光谱中,吸收峰的个数增加,4个主要吸收峰发生了红移.     

外电场作用下C_6F_(12)O分子的结构和激发态

采用明尼苏达密度泛函(M06-2X)在6-31G(d)的基组水平上对C_6F_(12)O分子在不同外电场强度(0.000a.u.～0.040a.u.)下进行了计算。分析了不同外电场下基态的分子结构、原子电荷布居、偶极矩、分子总能量。然后利用TD-DFT方法研究了各电场下C_6F_(12)O分子的激发态激发能、波长、振子强度和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)。结果表明分子的基态和激发态性质与外电场呈依赖关系。随着外电场的增强,分子总能量逐渐减小,偶极矩增大。分子的激发态能总体上减小,C_6F_(12)O分子变得容易激发。C_6F_(12)O分子由基态跃迁到激发态光子吸收波长总体增大,且主要集中在紫外区域。激发态的振子强度部分增加部分减少,变化复杂。UV-vis光谱随着外电场的增加,在无外电场时曲线上132 nm和162 nm出现的2处吸收峰均发生红移。     

纳米SiO_2掺杂对有水环境下间位芳纶绝缘纸性能影响的研究

为了进一步了解SiO_2纳米粒子掺杂对有水环境下间位芳纶绝缘纸性能的影响以及有、无水环境下芳纶绝缘纸性能的变化,本文利用分子动力学的方法建立了有水存在的芳纶分子模型、经SiO_2纳米掺杂后的芳纶分子模型以及无水参与的芳纶分子模型,研究了SiO_2纳米掺杂和水分对芳纶绝缘纸在玻璃转化温度、均方位移及力学模量方面的影响.研究结果表明,水分的存在使得芳纶绝缘纸的玻璃转化温度由原先的549 K降为523 K,在此基础上进行纳米SiO_2掺杂后玻璃转化温度可以由523 K提升到530 K.与无水环境芳纶绝缘纸的均方位移相对比可以发现,水分的存在在一定程度上提高了芳纶分子的链运动进而削弱了绝缘纸的热稳定性,而SiO_2纳米改性可以减弱水分对芳纶绝缘纸的这种不利影响.改性后的绝缘纸在有水环境下的力学性能得以提升,通过对比有、无水环境下芳纶绝缘纸的力学模量可以发现,一定水分的加入反而使得绝缘纸的力学性能得到了一定的提升.最后对所得模拟结果进行了理论分析,为提升芳纶绝缘纸的性能提供了有益的参考.