多環(huán)芳烴的量子化學(xué)研究.pdf

1、多環(huán)芳香化合物（PAH）是一類重要化合物，多見于煤、石油殘?jiān)?、瀝青中, 也是一大類環(huán)境污染物，同時(shí)被認(rèn)為也普遍存在于星際媒介。中紅外范圍內(nèi)的漫反射星際帶和未鑒定的發(fā)射帶與此有關(guān)。某些特殊材料也與多環(huán)芳香化合物有關(guān)。研究多環(huán)芳烴在煤炭轉(zhuǎn)化等方面有重要意義。 本論文研究采用Gaussian98、Gaussian03軟件進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算，在大量計(jì)算的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)采用密度泛函B3LYP方法及6-31G基組與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，電子光譜與

2、實(shí)驗(yàn)相差一般不超過(guò)30nm, 因此基本采用B3LYP與6-31G計(jì)算，對(duì)電子光譜還采用TDDFT（含時(shí)密度泛函）計(jì)算。分子軌道計(jì)算能非常好的解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和電子光譜方面得出的結(jié)論。其它如拉曼光譜與實(shí)驗(yàn)符合也較好。 研究結(jié)果表明：（1）用6-31基組和密度泛函作構(gòu)型優(yōu)化和含時(shí)密度泛函計(jì)算的電子光譜數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)值基本符合。（2）當(dāng)幾個(gè)PAHs單元通過(guò)烷基鏈和環(huán)烷烴相連時(shí)，其分子P帶電子光譜波長(zhǎng)由構(gòu)成分子的PAHs單元中P帶電子光譜波長(zhǎng)

3、最長(zhǎng)的PAHs單元決定。原因在于：分子中決定電子光譜性質(zhì)的前線軌道構(gòu)成基本上是參與共軛的碳原子的2pz和3pz軌道，當(dāng)多環(huán)芳烴連接有烷基支鏈時(shí)，支鏈上靠近芳環(huán)的一、二個(gè)碳對(duì)前線軌道有一定的貢獻(xiàn)，烷基支鏈上其它碳原子對(duì)前線軌道沒有貢獻(xiàn)。（3）具相同組成苯環(huán)數(shù)的分子, 其組成苯環(huán)沿直線排列，其P帶電子光譜波長(zhǎng)更長(zhǎng)。HOMO-LUMO能級(jí)間隔更小。（4）對(duì)于聚菲型分子和聚省型分子，苯環(huán)排列層數(shù)相同的PAHs，聚菲型分子較聚省型分子穩(wěn)定。不同層