帶電氨水團簇的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和紅外振動譜.pdf

1、原子或分子團簇是由幾個乃至上千個原子、分子或者離子通過化學鍵形成的相對穩(wěn)定的微觀或者亞微觀聚集體，團簇的物理化學性質(zhì)隨著所包含的原子數(shù)目的變化而變化。團簇空間尺度的范圍從幾埃到幾百埃的范圍變化，其性質(zhì)不同于單個原子分子也不同于固體和液體，而具有其特殊的的性質(zhì)，因此人們把團簇看成是介于原子、分子與宏觀固體物質(zhì)之間的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次。團簇的結(jié)構(gòu)決定了其特殊的性質(zhì)，因此研究團簇的結(jié)構(gòu)是一件非常有意義的事情。然而，團簇結(jié)構(gòu)的尋找是一件非常困難的

2、事情，但通過人們不斷的研究已發(fā)展了一系列的算法，為團簇結(jié)構(gòu)的研究打下了一定的基礎。
　　氫鍵，作為一種特殊的相互作用，自從1922年提出以來，受到人們的廣大關(guān)注，而研究工作的重點主要集中于N···H鍵和O···H鍵上。對氫鍵的研究可以很好的對其參與的物理化學生物過程給予很好的了解。而氨水團簇中存在著大量的氫鍵，對氨水團簇的研究可以為氫鍵的研究提供一定的理論基礎。
　　本文我們首先利用經(jīng)驗勢得到(NH3)2(H2O)4中性團簇

3、和[(NH3)2(H2O)m=2，3]-負電團簇的初始結(jié)構(gòu)，在得到初始結(jié)構(gòu)的基礎上利用密度泛函理論(DFT/B3LYP)在6-31G(d)基組下對初始結(jié)構(gòu)進行幾何優(yōu)化和頻率計算。對優(yōu)化過的幾何構(gòu)型，挑選出穩(wěn)定的構(gòu)型，利用相同的理論和方法在6-311++G(d，p)基組下進行幾何優(yōu)化和頻率計算。最后在得到穩(wěn)定構(gòu)型的基礎上利用MP2方法計算出能量并與之相比較，得出最穩(wěn)定的構(gòu)型。在對最穩(wěn)定構(gòu)型的紅外譜分析中我們可以發(fā)現(xiàn)，個功能團所對應的振動頻

4、率和實驗上測量的功能團所對應的頻率吻合的很好，這也進一步說明了此結(jié)構(gòu)可能為穩(wěn)定存在的結(jié)構(gòu)。
　　本文的主要內(nèi)容有:
　　第一章:分別介紹了團簇的概念、研究背景、類別、性質(zhì)以及團簇研究的主要方向、現(xiàn)階段的困難、意義前景和以及本人的工作。
　　第二章:介紹了在進行研究中所涉及的基礎理論和計算方法，其主要包括變分原理、微擾理論、密度泛函理論、自洽計算中的基函數(shù)、振動頻率的計算等并簡要的說明了Gaussian03程序的主要功能

5、。
　　第三章:在利用B3LYP方法在/6-31G(d)和/6-311++G(d，p)基組水平上對(NH3)2(H2O)4團簇進行了幾何優(yōu)化和頻譜探究，得到了16中可能的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在得到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的基礎上計算了團簇的能量、氫鍵長的平均值，并進一步分析了紅外振動譜。
　　第四章:在B3LYP/6-31G(d，p)和B3LYP/6-311++G(d，p)水平上對[(NH3)2(H2O)m=2，3]-負電團簇進行進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在得