碳氧和氮氧團簇結構及分解機理的理論研究.pdf

1、關于團簇的研究目前已經(jīng)引起了科學界的廣泛關注，高能密度材料的研究一直是材料科學中的熱點之一。部分碳氧團簇和氮氧團簇分解為氣體小分子時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簇化合物。因此通過程序對團簇（特別是碳氧團簇，氮氧團簇）的結構、解離機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用前景。
　　 本論文主要采用的是量子化學中的從頭算方法和密度

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

3、 2.在對氮氧團簇異構體的穩(wěn)定構型以及部分異構體的解離通道的理論研究中，詳細的研究了N3On（n=1,2,3,4），N4O5的穩(wěn)定異構體中結構、能量、振動頻率與解離能的關系，重點探討了N3O4，N4O5的解離通道，并對其解離機理做了詳盡的分析。
　　 研究過程主要得到了以下結果：
　　 本文采用了計算化學的方法優(yōu)化了反應的反應物、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)過振動分析進行確認，并且通過內稟反應坐標（

4、IRC）關聯(lián)了相應的反應物和產(chǎn)物。
　　 1.對碳氧團簇理論計算中，在HF/6-31G(d)計算水平下對C3O3進行了理論計算，尋找到2種穩(wěn)定構型，并在同樣的計算方法下尋找到一個過渡態(tài)，并研究了其解離機理。在 B3LYP/6-31G(d)，BB1K/6-31G(d)，MPWB1K/6-31G(d)計算水平下對C4O4和C5O5進行了理論計算，分別尋找到16種和30種穩(wěn)定構型，然后再在同樣的計算水平下尋找，重點研究了C5O5中M1

5、6的解離時產(chǎn)生的過渡態(tài)，M16在解離時，存在三個過渡態(tài)，而且M16的解離產(chǎn)物中存在C4O4團簇異構體，所以又在同樣的計算方法下研究了C4O4過渡態(tài)的尋找，P6尋找到2個過渡態(tài)，在 HF/6-31G(d)和B3LYP/6-31G(d)計算水平下對C4O7進行了理論計算，尋找到28種穩(wěn)定構型，并在B3LYP/6-31G(d)計算方法下C4O7-7尋找到十個過渡態(tài)，并研究了其對應的解離機理，我們又在對同樣的計算水平下對它們的解離通道進行了相應

6、的分析，并且研究了這些過渡態(tài)優(yōu)化后的產(chǎn)物，分別計算了每個解離反應通道中中各駐點的穩(wěn)定構型，振動頻率和紅外光譜強度，而且每個過渡態(tài)都進行了IRC驗證，確認了是連著特定的反應物和產(chǎn)物。
　　 2.對氮氧團簇的研究中，在B3LYP/6-31G(d)水平上對N3On(n=1-4)團簇異構體幾何結構進行優(yōu)化，找到了2種N3O1團簇的穩(wěn)定結構,4種N3O2團簇的穩(wěn)定結構,2種N3O3團簇的穩(wěn)定結構,2種N3O4團簇的穩(wěn)定結構，探討了它們的解

7、離能量，并在同樣的水平下研究了N3O4團簇解離反應的過渡態(tài)，并研究了相應的解離機理，在B3LYP/6-31G(d)水平上對N4O5團簇異構體幾何結構進行優(yōu)化，找到了12種N4O5團簇的穩(wěn)定結構，在新密度泛函方法MPWB1K、BB1K下，分別對N4O5團簇計算得到的兩個過渡態(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值的創(chuàng)新成果，對碳氧團簇和氮氧團簇合成具有