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.     

二溴甲烷分子在外电场下物理性质及逐步解离特性研究

二溴甲烷在太阳光辐射下分解成破坏臭氧的溴自由基,严重危害自然环境和人类健康,研究对二溴甲烷的降解很有必要.利用密度泛函理论在B3LYP/6-311G(d, p)基组水平上研究了不同外电场(0～0.025a.u.)作用下二溴甲烷分子的物理性质,包括总能量、键长、电偶极矩、能级、能隙、红外光谱等.采用含时密度泛函理论在同样基组水平下研究了外电场对分子激发态的影响.此外,外电场下扫描两个C-Br键的势能曲线,发现外电场强度分别为0.025a.u.和0.04a.u.时两个C-Br键依次断裂分子发生逐步解离,该结果为保护环境即对二溴甲烷进行电场降解提供重要的参考依据.     

不同外电场下对二甲苯结构和光谱特性研究

本文采用密度泛函B3LYP方法在6-311G++(d,p)基组上优化了不同外电场下(-0.025~0.025 a.u)的对二甲苯分子,得到了不同外电场下的键长,能量,电偶极矩和前线轨道等构型参数,并分析了上述参数随外电场的变化情况.之后在优化后基态的基础上,采用TDDFT/B3LYP/6-311++G(d,p)方法得出了不同外电场下(0~0.02 a.u.)对二甲苯分子的紫外可见吸收光谱,并探讨了外电场变化对对二甲苯分子前9个激发态的激发能,波长和振子强度的影响规律.这些计算结果为利用强电场降解有毒物质对二甲苯提供理论依据.     

不同外电场下对二甲苯结构和光谱特性研究

本文采用密度泛函B3LYP 方法在 6-311G++(d, p)基组上优化了不同外电场下（-0.025～0.025a.u）的对二甲苯分子,得到了不同外电场下的键长,能量,电偶极矩,前线轨道等构型参数并分析了上述参数随外电场的变化情况。之后在优化后基态的基础上,采用TDDFT/B3LYP/6-311++G(d, p)方法得出了不同外电场下（0～0.02a.u.）对二甲苯分子的紫外可见吸收光谱,并探讨了外电场变化对对二甲苯分子前9个激发态的激发能,波长和振子强度的影响规律。这些计算结果为利用强电场降解有毒物质对二甲苯提供理论依据。     

外电场下甲醛的分子光谱与解离特性研究

摘要：以CC-PVQZ为基组,采用筛选的B3LYP研究了不同外电场对CH2O分子基态结构、电荷分布、总能量、电偶极距、最高占据轨道(HOMO)能级、最低占据轨道(LUMO)能级、能隙、红外光谱、拉曼光谱及CH2O分子中1C-2H键解离的影响。研究表明：电场由-0.04 a.u.变化至0.04 a.u.时,CH2O的结构参数与电场有明显依赖关系;体系总能量呈下降趋势;偶极矩呈增加趋势;HOMO能级与LUMO能级均逐步降低;能隙则呈增加趋势,即CH2O参与化学反应的能力会受到电场的影响;红外与拉曼光谱在电场考察范围内均出现红移现象,且光谱强度还会受到电场的影响,即可利用电场对分子的红外及拉曼光谱进行调控,从而便于对相关谱图信息的捕捉;CH2O分子中的1C-2H键的束缚情况会受不同电场的影响,且1C-2H键解离势垒与电场具有极高相关性,研究结果为电场降解甲醛提供了重要的理论依据。     

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。     

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GaN的特性研究

以6-311G(3df,3pd)为基组,采用B3PW91方法优化得到GaN基态分子的几何结构,并探究了电场对GaN分子基态能量、电荷布居数、键长、偶极矩、振动频率、红外光谱强度、HOMO、LUMO能级影响.研究表明:无电场时,谐振频率值为576.2218 cm~(-1),与实验值484.9 cm~(-1)很接近.有电场时,键长、偶极矩、能隙Eg、电荷布居数、红外谱强度、HOMO和LUMO能级随电场的增大而减小;谐振频率和分子总能量随电场的增加而增加.谐振频率和红外谱强度对电场有着明显的依赖关系,这对材料的光学特性研究有提供理论参考.     

外电场下CHF=CHF分子结构和光谱性质的研究

以6-311++G(3df,3pd)为基组,采用B3LYP方法研究了不同外电场(-0.05～0.05a.u.)对CHF=CHF基态分子的几何参数、总能量、电偶极矩、电荷分布、最高占据轨道(HOMO)能级、最低占据轨道(LUMO)能级及能隙的影响,在优化构型的基础上,使用相同的基组和同等强度的外电场,采用CIS-DFT方法研究了CHF=CHF分子前8个激发态的激发能、跃迁波长和振子强度。结果表明:CHF=CHF的几何参数随电场强度大小及方向变化明显。电场由-0.05a.u.变化至0.05a.u.时,体系的总能量先增加后减少;偶极矩先减少后增加;HOMO能级不断减小,而LUMO能级先增大后减少;能隙先增加后减少。激发态的激发能、跃迁波长和振子强度随电场变化较为复杂。     

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.     

外电场下BH分子势能函数

运用密度泛函B3P86方法和cc-PV5Z基组,获得了BH分子基态在不同外电场下的键长、偶极矩和振动频率等物理性质参数.通过分析物理性质参数,判断离解电场所处的范围,设置合适的参数扫描该范围的单点能获得势能曲线.结果表明物理性质参数和势能值随外电场的变化而变化,特别是在反向电场中.利用Morse势模型拟合无外场下势能函数,得到的拟合参数与实验值吻合较好,采用偶极近似构建外电场下的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,再计算临界离解电场参量,结果与数值计算值较为一致,说明构建的模型是可靠和准确的.为分析外场下分子光谱、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供理论参考.     

外电场下氨分子光谱与激发特性研究

利用筛选的B3PW91密度泛函方法在CC-PVQZ基组下优化出氨分子的基态稳定构型,并考察了不同外电场对NH₃分子的特性及红外光谱(IR)的影响,在此基础上利用TD-DFT考察了不同外电场对NH₃分子前9个激发态的影响.结果表明：电场由0 a.u.增加至0.04 a.u.时,NH₃的构型参数与电场强度有明显的依赖关系;总能量(E_T)呈下降的趋势;偶极矩(μ)呈增加的趋势;最高占据分子轨道(HOMO)的能级呈降低的趋势,最低空分子轨道(LUMO)的能级呈增加的趋势;能隙(E_G)呈增加的趋势,即外电场会影响NH₃参与化学反应的能力;IR在电场考察范围内的特征峰位置及强度均会受到电场的影响,即可利用电场对分子的IR进行调控,从而便于对相关谱图信息的捕捉;外电场对NH₃分子的激发能及振子强度均有影响,因此,可以利用外电场来调控NH₃的激发特性.     

外电场下CdSe的基态性质和光谱特性研究

采用密度泛函(DFT)B3PW91方法在Lanl2dz基组下优化得到CdSe分子的基态稳定构型, 并研究了外电场对CdSe基态分子的总能量、HOMO能级、LUMO能级、能隙、电偶极矩μ、电荷布居、红外光谱的影响. 在相同的基组下用TD-DFT 方法计算了外电场下CdSe分子的前9个激发态的激发能、激发波长和振子强度. 结果表明: 无电场时CdSe分子的激发波长与实验结果符合较好, 相应的激发能也很接近. 随着电场增加, CdSe基态分子键长、偶极矩、红外谱强度先减小后增大; HOMO能级、LUMO能级、能隙随电场增加而减小; 总能量、谐振频率则是先增大后减小. 此外, 外电场对CdSe分子的激发能, 激发波长和振子强度均有较大影响.     

基于密度泛函理论的外电场下盐交联聚乙烯分子的结构及其特性

交联聚乙烯是主要的高压电缆绝缘材料.为了研究外电场对盐交联分子结构的影响,本文对Zn原子使用def2-TZVP基组, C, H, O原子使用6-31G(d)基组,运用明尼苏达密度泛函(M06-2X)对交联聚乙烯分子进行优化得到了它的稳定结构.并研究了不同外电场(0—0.020 a.u., 1 a.u.=5.142×10~(11)V/m)作用下盐交联聚乙烯分子结构和能量变化,外电场对前线轨道的能级和成分的影响,原子之间的键级、断键和红光光谱的变化.研究结果表明:随着电场的增大,交联聚乙烯分子从空间网状结构逐渐变成线性结构,总能量降低,但势能增大,偶极矩和极化率升高,交联聚乙烯分子的稳定性随着电场的增大而降低;最高占据轨道能级持续增大,最低空轨道能级从0.011 a.u.电场开始持续降低,能隙持续降低,临界击穿场强为11.16 GV/m;沿电场方向聚乙烯链端表现出亲核反应活性,它的C—C键更容易断裂,形成甲基碳负离子,逆电场方向聚乙烯链端表现出亲电反应活性,它的C—H键更容易断裂形成H正离子;分子红外光谱高频区吸收峰明显红移,低频区吸收峰既有红移又有蓝移.     

外电场下二氧化硫的分子结构及其特性

以6-311++g(3d, p)为基组, 采用B3P86方法研究了不同外电场(-0.04-0.04 a.u.)对SO₂分子基态的几何参数、电荷分布、能量、电偶极距、最高占据轨道(HOMO)能级、最低占据轨道(LUMO)能级及能隙的影响, 在优化构型的基础上, 采用含时密度泛函(TD-B3P86)方法研究了SO₂分子在外电场作用下前9个激发态的激发能、跃迁波长和振子强度. 研究表明: SO₂的几何参数与电场强度大小及方向均有明显的依赖关系. 电场由-0.04 a.u. 变化至0.04 a.u.时, 体系的总能量先增加后减小; 偶极矩先减小后增加; HOMO能级一直减小; LUMO能级先增加后减小; 能隙先增加后减小. 激发态的激发能、跃迁波长和振子强度与电场关联均较为复杂, 说明SO₂的激发特性易受外电场影响.     

基于密度泛函理论的外电场下双酚A型环氧树脂分子的结构及特性

采用密度泛函m062x的方法在6-31g(d)基组上对双酚A型环氧树脂分子进行优化得到了它的稳定结构,并且研究了不同外电场(0-0.013 a.u., 1 a.u.=5.142×10~(11) V/m)作用下双酚A型环氧树脂分子的分子结构、电偶极矩和分子总能量,偶极矩、极化率、前线轨道的能级和成分,原子之间的键能和红外光谱的变化.研究表明:随着外加电场的增大,双酚A型环氧树脂分子从倒V型结构逐渐变成线性结构,总能量降低,偶极矩和极化率都升高,且双酚A型环氧树脂分子的稳定性随着外加电场的增大而降低;最高占据轨道能级随着外加电场的增大而增大,沿逆电场方向分子链端表现出亲核反应活性,最低空轨道能级随着外加电场的增大而减小,沿电场方向分子链端表现出亲电反应;位于分子两端环氧基团上的C-C,C-O容易发生断裂,进而破环了双酚A型环氧树脂分子的稳定性;分子红外光谱在高频区的吸收峰出现了明显的红移现象.