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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

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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：郑敬严新疆师范大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：密度泛函理论外电场协同解离分子反应动力学氟化物

基于外电场作用对二溴苯的光谱特性和解离特性

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光谱学与光谱分析 2023年第2期43卷 405-411页

作者：安桓闫好奎向梅布玛丽亚·阿布力米提郑敬严新疆师范大学物理与电子工程学院新疆发光矿物与光功能材料研究重点实验室新疆乌鲁木齐830054 新疆计量测试研究院新疆乌鲁木齐830011

对二溴苯(C6H4Br2)在化学工业领域有着广泛的应用,但也是威胁臭氧层的有机污染物之一,研究外电场作用下该分子的解离特性对臭氧层的保护具有重要参考价值。在不同外电场(-0.025~0.025 a.u.)作用下,采用密度泛函理论(density functional ... 详细信息

对二溴苯(C6H4Br2)在化学工业领域有着广泛的应用,但也是威胁臭氧层的有机污染物之一,研究外电场作用下该分子的解离特性对臭氧层的保护具有重要参考价值。在不同外电场(-0.025~0.025 a.u.)作用下,采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平上优化了对二溴苯分子的基态几何结构;采用含时密度泛函理论(time-dependent density functional method,TD-DFT)和B3LYP/6-311+G(d,p)基组计算了分子的紫外吸收光谱,推测分子的解离特性;对分子两个C—Br键的势能进行扫描,给出了对二溴苯分子解离特性的直接证据。研究表明,在外电场作用下,对二溴苯分子的基态几何结构、光谱特性、势能曲线及势能面均发生较大改变。随着外电场的增加,对二溴苯分子的3C—12Br键长、分子体系总能量均逐渐降低,6C—11Br键长、偶极矩逐渐增大;6C—11Br键长的增大,说明对二溴苯分子的6C—11Br键能减小,6C—11Br键更容易断裂。能隙随外电场增强先增大后减小,能隙的减小,说明分子更容易发生化学反应。C—Br键伸缩振动峰强度逐渐减小,紫外吸收光谱吸收峰强度先略微增大后猛然降低,红外光谱的振动频率和紫外吸收光谱的最强峰均发生了红移,表现出分子能量增强的特性,表明振动加强,化学键变得更活跃。在外电场作用下扫描了对二溴苯分子的3C—12Br键,得到了分子3C—12Br键的势能曲线,当外电场强度为-0.02 a.u.时,分子右侧势垒的最高能量与最低能量基本相平,分子3C—12Br键断裂;在此电场强度下继续扫描6C—11Br的势能发现,分子6C—11Br键也会断裂,因此对二溴苯分子可以发生逐步解离。在外电场作用下同时扫描对二溴苯分子的两个C—Br键,得到分子的势能面,当外电场强度为0.02 a.u.时,势能面的对角线势能降低,出现另一个解离通道,因此对二溴苯分子可能发生协同解离。上述结果为实验研究对二溴苯分子的外电场降解机理提供数据保障,也对该分子体系的解离特性研究有重要的参考意义。

关键词：密度泛函理论对二溴苯光谱特性解离特性外电场

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外电场下4-溴苯酚的分子结构和解离特性

激光与光电子学进展 2022年第3期59卷 58-65页

作者：安桓闫好奎向梅布玛丽亚·阿布力米提王兴晨郑敬严新疆师范大学物理与电子工程学院新疆乌鲁木齐830054 新疆计量测试研究院新疆乌鲁木齐830011

采用密度泛函方法(DFT)和含时密度泛函方法(TDDFT)在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平上优化计算了在不同外电场作用下4-溴苯酚分子的物理性质,包括键长、键角、分子体系总能量、偶极矩、能隙、红外光谱、解离特性以及激发态。研究表明在外电... 详细信息

采用密度泛函方法(DFT)和含时密度泛函方法(TDDFT)在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平上优化计算了在不同外电场作用下4-溴苯酚分子的物理性质,包括键长、键角、分子体系总能量、偶极矩、能隙、红外光谱、解离特性以及激发态。研究表明在外电场(0~0.03 a.u.)作用下,4-溴苯酚分子结构有明显的变化,随着外电场的增强,分子C—Br键长、O—H键长、偶极矩逐渐增大,C—O键长、分子体系总能量、能隙逐渐减小;分子红外光谱的四个吸收峰均发生红移;同时前10个激发态也发生红移;当外电场强度为0.03 a.u.时,势垒消失,分子发生解离。

关键词：原子与分子物理解离特性密度泛函理论 4-溴苯酚外电场

外电场下4-氟苯酚分子的分子结构和解离特性

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原子与分子物理学报 2023年第2期40卷 53-59页

作者：郑敬严布玛丽亚·阿布力米提向梅安桓新疆师范大学物理与电子工程学院乌鲁木齐830054

4-氟苯酚是一种用途广泛的芳香族化合物,同时也是具有毒性的有机污染物之一,对环境和人体都有巨大危害.研究其在外电场作用下的降解机理具有重要意义.本文采用密度泛函方法(DFT)方法和含时密度泛方法(TD-DFT)在B3LYP/6-311G+(2d,2p)基... 详细信息

4-氟苯酚是一种用途广泛的芳香族化合物,同时也是具有毒性的有机污染物之一,对环境和人体都有巨大危害.研究其在外电场作用下的降解机理具有重要意义.本文采用密度泛函方法(DFT)方法和含时密度泛方法(TD-DFT)在B3LYP/6-311G+(2d,2p)基组水平上,研究了4-氟苯酚分子在不同外加电场(0-0.03 a.u.)下的几何结构、光谱特性、解离特性.结果表明,外加电场对4-氟苯酚分子的结构和性质有较大影响,随着X(C-F键)方向外电场的增加,4-氟苯酚分子C-F键的键长增大、分子体系总能量逐渐减小、偶极矩逐渐增大、能隙逐渐减小.4-氟苯酚分子红外光谱的最强峰发生红移,紫外吸收光谱吸收峰峰值先增大后减小,峰型变宽,4-氟苯酚分子解离势能逐渐减小,说明4-氟苯酚分子在外电场作用下趋于解离.该研究对4-氟苯酚污染物分子的外电场降解提供参考.

关键词： 4-氟苯酚密度泛函理论电子结构物理性质

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一氟二氯乙烷分子在外电场中的光谱特征和解离特性

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计算物理 2023年第4期40卷 453-460页

作者：刘启帆闫好奎布玛丽亚·阿布力米提向梅安桓郑敬严新疆师范大学物理与电子工程学院新疆乌鲁木齐830054 新疆计量测试研究院新疆乌鲁木齐830011

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(d, p)水平上研究不同外加电场下(-0.05~0.05 a.u.)一氟二氯乙烷分子的光谱特征和解离特性,其中包括该分子基态结构、总能量、偶极矩、最高占据轨道能级、最低空轨道能级、能隙、红外光谱、拉曼光谱、... 详细信息

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(d, p)水平上研究不同外加电场下(-0.05~0.05 a.u.)一氟二氯乙烷分子的光谱特征和解离特性,其中包括该分子基态结构、总能量、偶极矩、最高占据轨道能级、最低空轨道能级、能隙、红外光谱、拉曼光谱、紫外可见光吸收光谱及C原子与Cl原子间势能曲线等数据在电场下的变化趋势。在y轴方向上,随着负向电场的增强,C原子与Cl原子核间距增长、最高占据轨道能级减小,体系总能量、最低未占据轨道能级、能隙先增大后减小,偶极矩先减小后增加。外加电场会影响一氟二氯乙烷分子红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱的吸收强度和吸收峰频率,红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱随着电场变化出现红移或蓝移现象。C原子与Cl原子间势垒随着负向电场增加逐渐减小,并在电场达到-0.05 a.u.时C原子与其中一个Cl原子发生断裂,当分子中一个C—Cl键断裂后,施加强度为-0.04 a.u.的电场时另外一个C—Cl键发生断裂,分子在电场下发生逐步解离,研究结果完善了一氟二氯乙烷分子受外电场影响的理论数据。

关键词：一氟二氯乙烷密度泛函理论外电场光谱解离特性

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外电场下溴化铯的分子结构和解离特性

量子电子学报 2022年第3期39卷 316-323页

作者：安桓向梅布玛丽亚·阿布力米提王兴晨郑敬严新疆师范大学物理与电子工程学院新疆乌鲁木齐830054

利用Semi-empirical/PM6方法,研究了外电场(-0.015~0.035 a.u.)作用下溴化铯(CsBr)分子的基态结构、键长、总能量、偶极矩、电荷分布、能隙、红外光谱、以及势能面的变化规律。研究结果表明:在外电场作用下,CsBr分子结构发生明显的变化... 详细信息

利用Semi-empirical/PM6方法,研究了外电场(-0.015~0.035 a.u.)作用下溴化铯(CsBr)分子的基态结构、键长、总能量、偶极矩、电荷分布、能隙、红外光谱、以及势能面的变化规律。研究结果表明:在外电场作用下,CsBr分子结构发生明显的变化。随着Cs-Br键方向的外电场增大,分子键长、电偶极矩、电荷布居数、能隙均逐渐减小,而分子的总能量却逐渐增大,同时分子红外光谱的最强峰发生蓝移;而随着外加负向电场的增大,分子势能面降低,势垒逐渐变小直至消失。研究还发现强度为-0.015 a.u.的外电场会使Cs-Br键断裂而发生分子解离,这为大气层的保护提供了理论依据。

关键词：光谱学分子解离 Semi-empirical 溴化铯外电场

基于外电场作用氟氯碳酰的光谱特性和解离特性

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原子与分子物理学报 2022年第5期39卷 39-46页

作者：向梅安桓闫好奎布玛丽亚·阿布力米提郑敬严新疆师范大学物理与电子工程学院乌鲁木齐830054 新疆计量测试研究院乌鲁木齐830011

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... 详细信息

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.

关键词：密度泛函理论氟氯碳酰解离特性外电场原子与分子物理

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广州市中心城区不同通勤方式PM2．5暴露水平研究

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中华流行病学杂志 2017年第3期38卷 309-313页

作者：吕晓娟李志浩李杏曾韦霖杨攀林巧绚郑敬严杜晓龙古羽舟赵永谦谢润生刘涛林华亮马文军广东省疾病预防控制中心广东省公共卫生研究院环境与健康研究室广州511430 南方医科大学公共卫生与热带医学学院广州510515

目的了解广州市步行、骑自行车、乘公交、乘地铁4种通勤方式大气PM2.5，暴露水平。方法于2015年1—12月，采用美国TSI公司生产的SidePakAM510个体粉尘仪在每个月第2周的周一、周三、周五、周日，每天分早（07：00—09：00）、中（11：00... 详细信息

目的了解广州市步行、骑自行车、乘公交、乘地铁4种通勤方式大气PM2.5，暴露水平。方法于2015年1—12月，采用美国TSI公司生产的SidePakAM510个体粉尘仪在每个月第2周的周一、周三、周五、周日，每天分早（07：00—09：00）、中（11：00—13：00）、晚（17：00—19：00）3个时段，进行不同通勤方式空气动力学直径≤2．5μm的颗粒物（PM2.5）暴露监测，每隔1min记录1次数据。结果步行、骑自行车、乘公交、乘地铁4种通勤方式得到的有效样本量依次为284、281、278和280个。步行、骑自行车、乘公交和乘地铁PM2.5暴露浓度M分别为38．4、38．6、23.3和24．1μg／m^3，均与同期监测点的暴露浓度呈正相关（L〉0．8，P〈0．01）。4种通勤方式PM2.5暴露浓度均以夏季最低，冬季最高。考虑暴露时间和呼吸速率，4种通勤方式单程暴露量的M由高到低依次为骑自行车21．0μg、步行20．1μg、乘公交5．1μg、乘地铁2．6μg。4种通勤方式单程暴露量季节及时段的变化趋势与暴露浓度一致。结论步行、骑自行车PM2.5的暴露浓度高于乘公交和地铁。4种通勤方式的单程暴露PM2.5量依次为骑自行车〉步行〉乘公交〉乘地铁。

关键词： PM2.5 步行自行车公交地铁

垃圾渗滤液中氯代有机物赋存、转化及环境风险研究

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垃圾渗滤液中氯代有机物赋存、转化及环境风险研究

作者：郑敬桂林理工大学

学位级别：硕士