外电场作用下五种氟化物分子的光谱特性和解离特性研究

作     者：郑敬严 

作者单位：新疆师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：布玛丽亚·阿布力米提

授予年度：2022年

学科分类：083001[工学-环境科学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：密度泛函理论 外电场 协同解离 分子反应动力学 氟化物 

摘      要：随着社会和经济的不断发展,越来越多的国家已经开始注意到环境污染引发的全球性影响。而氟污染作为几大污染源之一,受到了越来越多的学者关注。在外电场作用下,分子会发生一系列物理和化学变化,如新自由基的产生、化学键的断裂以及产生新的激发态等。外电场作用下分子的理化性质研究已成功应用于环境科学、生物学、医学、材料科学等诸多领域。本文利用Gaussian09量子化学软件分别模拟优化计算了氟化钾分子、4-氟苯酚分子、邻氟苯胺分子、三氟化氮分子和硫酰氟分子的基态几何结构,并外加电场研究了分子的几何构型、光谱特性以及解离特性。1.选取DFT-LSDA/6-311G基组对氟化钾键长、能量、偶极矩、能级分布以及红外光谱等进行研究。结果表明,随着反向电场强度的增大,分子势垒逐渐降低,在0.02a.u.电场强度时势能曲线平缓,分子趋于解离。2.采用DFT-B3LYP/6-311G+2d2p基组对4-氟苯酚分子各项特性进行研究,结果表明,随着电场强度的增大,势能曲线降低,在0.03a.u.电场强度下,势能曲线平缓,分子趋于解离。3.选取DFT-B3LYP/6-311Gdp方法与基组对邻氟苯胺分子几何构型、光谱特性和解离特性进行研究。结果表明,在0.05a.u.电场强度下,邻氟苯胺分子势能曲线降低,趋于解离。4.采用DFT-B3LYP/6-311G+dp基组对三氟化氮分子进行外加电场的模拟计算研究,结果显示三氟化氮分子红外光谱在外电场作用下发生塞曼效应。在0.05a.u.电场强度下,三氟化氮分子会发生二体解离现象。在电场强度增大到0.09a.u.后,三氟化氮分子会发生协同解离现象。5.选取DFT-LSDA/6-311G3d3p基组水平通过外加电场对硫酰氟分子各项性质进行研究。发现硫酰氟分子几何构型、光谱特性和解离特性发生明显变化。在0.08a.u.电场强度下,硫酰氟分子其中一个S-F键会断裂,在电场增大到0.1a.u.后发生双S-F键的协同解离现象。通过对以上五种氟化物分子的计算分析,为外电场降解氟化物提供思路,同时也为实验上外电场降解提供理论参考。