碳氧和氮氧團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及分解機(jī)理的理論研究.pdf

1、關(guān)于團(tuán)簇的研究目前已經(jīng)引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，高能密度材料的研究一直是材料科學(xué)中的熱點(diǎn)之一。部分碳氧團(tuán)簇和氮氧團(tuán)簇分解為氣體小分子時(shí)能夠釋放出很高的能量，是潛在的高能密度材料?，F(xiàn)在，越來越多的材料研究工作者，希望合成出更多具有高能密度材料的潛力的團(tuán)簇化合物。因此通過程序?qū)F(tuán)簇（特別是碳氧團(tuán)簇，氮氧團(tuán)簇）的結(jié)構(gòu)、解離機(jī)理的分析不僅具有極高的理論意義，并且具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本論文主要采用的是量子化學(xué)中的從頭算方法和密度

2、泛函方法，深入的研究了碳氧團(tuán)簇和氮氧團(tuán)簇的穩(wěn)定構(gòu)型以及部分碳氧團(tuán)簇和氮氧團(tuán)簇解離過程中各步的解離機(jī)理。該論文共分為兩大部分
　　 1.在對碳氧團(tuán)簇異構(gòu)體的穩(wěn)定構(gòu)型以及部分異構(gòu)體的解離通道的理論研究中，詳細(xì)的研究了CnOn(n=3,4,5)，CnO2n(n=3,4)以及C4O7的穩(wěn)定異構(gòu)體中結(jié)構(gòu)、能量、振動頻率與解離能的關(guān)系，重點(diǎn)探討了C4O4,C5O5,C3O6的解離通道，尤其是對C4O7的解離機(jī)理做了詳盡的分析。
　　

3、 2.在對氮氧團(tuán)簇異構(gòu)體的穩(wěn)定構(gòu)型以及部分異構(gòu)體的解離通道的理論研究中，詳細(xì)的研究了N3On（n=1,2,3,4），N4O5的穩(wěn)定異構(gòu)體中結(jié)構(gòu)、能量、振動頻率與解離能的關(guān)系，重點(diǎn)探討了N3O4，N4O5的解離通道，并對其解離機(jī)理做了詳盡的分析。
　　 研究過程主要得到了以下結(jié)果：
　　 本文采用了計(jì)算化學(xué)的方法優(yōu)化了反應(yīng)的反應(yīng)物、過渡態(tài)和產(chǎn)物，在相同的理論水平下對所得的過渡態(tài)都經(jīng)過振動分析進(jìn)行確認(rèn)，并且通過內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)（

4、IRC）關(guān)聯(lián)了相應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物。
　　 1.對碳氧團(tuán)簇理論計(jì)算中，在HF/6-31G(d)計(jì)算水平下對C3O3進(jìn)行了理論計(jì)算，尋找到2種穩(wěn)定構(gòu)型，并在同樣的計(jì)算方法下尋找到一個(gè)過渡態(tài)，并研究了其解離機(jī)理。在 B3LYP/6-31G(d)，BB1K/6-31G(d)，MPWB1K/6-31G(d)計(jì)算水平下對C4O4和C5O5進(jìn)行了理論計(jì)算，分別尋找到16種和30種穩(wěn)定構(gòu)型，然后再在同樣的計(jì)算水平下尋找，重點(diǎn)研究了C5O5中M1

5、6的解離時(shí)產(chǎn)生的過渡態(tài)，M16在解離時(shí)，存在三個(gè)過渡態(tài)，而且M16的解離產(chǎn)物中存在C4O4團(tuán)簇異構(gòu)體，所以又在同樣的計(jì)算方法下研究了C4O4過渡態(tài)的尋找，P6尋找到2個(gè)過渡態(tài)，在 HF/6-31G(d)和B3LYP/6-31G(d)計(jì)算水平下對C4O7進(jìn)行了理論計(jì)算，尋找到28種穩(wěn)定構(gòu)型，并在B3LYP/6-31G(d)計(jì)算方法下C4O7-7尋找到十個(gè)過渡態(tài)，并研究了其對應(yīng)的解離機(jī)理，我們又在對同樣的計(jì)算水平下對它們的解離通道進(jìn)行了相應(yīng)

6、的分析，并且研究了這些過渡態(tài)優(yōu)化后的產(chǎn)物，分別計(jì)算了每個(gè)解離反應(yīng)通道中中各駐點(diǎn)的穩(wěn)定構(gòu)型，振動頻率和紅外光譜強(qiáng)度，而且每個(gè)過渡態(tài)都進(jìn)行了IRC驗(yàn)證，確認(rèn)了是連著特定的反應(yīng)物和產(chǎn)物。
　　 2.對氮氧團(tuán)簇的研究中，在B3LYP/6-31G(d)水平上對N3On(n=1-4)團(tuán)簇異構(gòu)體幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，找到了2種N3O1團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),4種N3O2團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),2種N3O3團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),2種N3O4團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，探討了它們的解

7、離能量，并在同樣的水平下研究了N3O4團(tuán)簇解離反應(yīng)的過渡態(tài)，并研究了相應(yīng)的解離機(jī)理，在B3LYP/6-31G(d)水平上對N4O5團(tuán)簇異構(gòu)體幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，找到了12種N4O5團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在新密度泛函方法MPWB1K、BB1K下，分別對N4O5團(tuán)簇計(jì)算得到的兩個(gè)過渡態(tài)ts1和ts2和的能壘與B3LYP方法做比較和討論。
　　 在研究的過程中力爭做到系統(tǒng)、精確，也取得了許多具有理論價(jià)值的創(chuàng)新成果，對碳氧團(tuán)簇和氮氧團(tuán)簇合成具有