本文主要研究内容
作者石瑞丽（2019）在《水合离子团簇结构和红外光谱的第一性原理研究》一文中研究指出：水作为一种重要的氢键体系和溶剂,在自然界无处不在。水是一种极性分子,可以与离子形成水合离子团簇。水合离子团簇广泛存在于溶液、空气以及生物体中,更是雾霾的重要成分。对水合离子团簇的研究有助于理解众多物理、化学、生物过程的微观机理,比如:盐的溶解、金属的腐蚀、雾霾的形成、电化学反应、生命体内的离子转移、海水淡化等。水合离子团簇的性质随团簇结构的不同而不同,因此确定水合离子团簇的稳定构型对其性质的研究至关重要。本论文运用遗传算法结合第一性原理的方法搜索了水合氢离子团簇和水合氟离子团簇的基态结构,并研究了基态结构的电子结构、能量和振动特性。溶液的酸碱度与H+的浓度有着密切的联系,H+与水分子相互作用形成水合氢离子团簇,对水合氢离子团簇的研究有助于了解物质的酸碱度以及质子的传输行为。小尺寸水合氢离子团簇H+(H20)2-9,12的势能面相对简单,遗传算法搜索到的基态结构与前人的研究结果一致。我们以小尺寸水合氢离子团簇为例,以高精度的CCSD(T)、MP2方法的计算结果和实验值为参照,全面细致的评估了七种DFT泛函描述水合氢离子团簇几何构型、振动频率、相互作用能以及异构体间相对能量的准确性。研究结果表明:X3LYP最适合描述水合氢离子体系的相互作用能,PBEO更适合描述水合氢离子团簇的非谐振动频率,PBE1W、B3LYP、B97-D和X3LYP能够更准确地描述水合氢离子体系的几何构型,B97-D方法可以更好地区分水合氢离子团簇同分异构体之间的相对能量。基于小尺寸水合氢离子团簇H+(H2O)2-9,12的密度泛函评估结果,我们进一步使用遗传算法结合第一性原理的方法研究了中等尺寸的水合氢离子团簇H+(H2O)10-17的构型特点和红外光谱。所有H+(H2O)10-17的稳定结构都是笼状结构,其中H+(H2O)10-16的基态结构是空心的单笼结构,而H+(H2O)17的基态结构转变为中心含一个水分子的核壳结构,且大部分基态结构的氧骨架有较高的对称性。模拟非谐效应修正的红外光谱与实验结果的一致性,证明了遗传算法结合第一性原理方法搜到的H+(H2O)10-17基态结构的合理性以及考虑非谐效应修正对研究水合氢离子团簇的红外光谱的必要性。因此,我们的结果为实验研究水合氢离子团簇的红外光谱提供了可靠的理论依据。氟离子广泛存在于饮用水、空气、各类工业废水中,与人类的活动有着密切的联系。氟离子与水分子之间有很强的氢键相互作用,基于第一性原理方法,我们对氟离子与水分子之间的相互作用进行了研究。我们运用遗传算法结合密度泛函理论对水合氟离子团簇F-(H20)1-10的势能面进行了全局搜索,并对其基态结构的几何构型、稳定化能及非谐修正的红外光谱进行分析。研究发现,水合氟离子团簇的基态结构中F-离子倾向于位于团簇表面并与四个水分子配位;F-与近邻水分子之间的强相互作用导致与氟离子近邻的O-H键的键长增长,同时导致近邻O-H伸缩振动的频率的显著红移。我们进一步采用自然键轨道分析得出,从F的孤对电子轨道向近邻O-H的反键轨道的电荷转移是F-和近邻水分子之间强相互作用的根源。本论文全面考察了水合氢离子团簇以及水合氟离子团簇的基态结构和红外光谱,为若干物理、化学、生物过程中离子发挥作用的过程提供了可靠的微观模型,为深入理解离子与水分子之间的相互作用机制、解释实验红外光谱提供了可靠的理论依据。
Abstract
shui zuo wei yi chong chong yao de qing jian ti ji he rong ji ,zai zi ran jie mo chu bu zai 。shui shi yi chong ji xing fen zi ,ke yi yu li zi xing cheng shui ge li zi tuan cu 。shui ge li zi tuan cu an fan cun zai yu rong ye 、kong qi yi ji sheng wu ti zhong ,geng shi wu mai de chong yao cheng fen 。dui shui ge li zi tuan cu de yan jiu you zhu yu li jie zhong duo wu li 、hua xue 、sheng wu guo cheng de wei guan ji li ,bi ru :yan de rong jie 、jin shu de fu shi 、wu mai de xing cheng 、dian hua xue fan ying 、sheng ming ti nei de li zi zhuai yi 、hai shui dan hua deng 。shui ge li zi tuan cu de xing zhi sui tuan cu jie gou de bu tong er bu tong ,yin ci que ding shui ge li zi tuan cu de wen ding gou xing dui ji xing zhi de yan jiu zhi guan chong yao 。ben lun wen yun yong wei chuan suan fa jie ge di yi xing yuan li de fang fa sou suo le shui ge qing li zi tuan cu he shui ge fu li zi tuan cu de ji tai jie gou ,bing yan jiu le ji tai jie gou de dian zi jie gou 、neng liang he zhen dong te xing 。rong ye de suan jian du yu H+de nong du you zhao mi qie de lian ji ,H+yu shui fen zi xiang hu zuo yong xing cheng shui ge qing li zi tuan cu ,dui shui ge qing li zi tuan cu de yan jiu you zhu yu le jie wu zhi de suan jian du yi ji zhi zi de chuan shu hang wei 。xiao che cun shui ge qing li zi tuan cu H+(H20)2-9,12de shi neng mian xiang dui jian chan ,wei chuan suan fa sou suo dao de ji tai jie gou yu qian ren de yan jiu jie guo yi zhi 。wo men yi xiao che cun shui ge qing li zi tuan cu wei li ,yi gao jing du de CCSD(T)、MP2fang fa de ji suan jie guo he shi yan zhi wei can zhao ,quan mian xi zhi de ping gu le qi chong DFTfan han miao shu shui ge qing li zi tuan cu ji he gou xing 、zhen dong pin lv 、xiang hu zuo yong neng yi ji yi gou ti jian xiang dui neng liang de zhun que xing 。yan jiu jie guo biao ming :X3LYPzui kuo ge miao shu shui ge qing li zi ti ji de xiang hu zuo yong neng ,PBEOgeng kuo ge miao shu shui ge qing li zi tuan cu de fei xie zhen dong pin lv ,PBE1W、B3LYP、B97-Dhe X3LYPneng gou geng zhun que de miao shu shui ge qing li zi ti ji de ji he gou xing ,B97-Dfang fa ke yi geng hao de ou fen shui ge qing li zi tuan cu tong fen yi gou ti zhi jian de xiang dui neng liang 。ji yu xiao che cun shui ge qing li zi tuan cu H+(H2O)2-9,12de mi du fan han ping gu jie guo ,wo men jin yi bu shi yong wei chuan suan fa jie ge di yi xing yuan li de fang fa yan jiu le zhong deng che cun de shui ge qing li zi tuan cu H+(H2O)10-17de gou xing te dian he gong wai guang pu 。suo you H+(H2O)10-17de wen ding jie gou dou shi long zhuang jie gou ,ji zhong H+(H2O)10-16de ji tai jie gou shi kong xin de chan long jie gou ,er H+(H2O)17de ji tai jie gou zhuai bian wei zhong xin han yi ge shui fen zi de he ke jie gou ,ju da bu fen ji tai jie gou de yang gu jia you jiao gao de dui chen xing 。mo ni fei xie xiao ying xiu zheng de gong wai guang pu yu shi yan jie guo de yi zhi xing ,zheng ming le wei chuan suan fa jie ge di yi xing yuan li fang fa sou dao de H+(H2O)10-17ji tai jie gou de ge li xing yi ji kao lv fei xie xiao ying xiu zheng dui yan jiu shui ge qing li zi tuan cu de gong wai guang pu de bi yao xing 。yin ci ,wo men de jie guo wei shi yan yan jiu shui ge qing li zi tuan cu de gong wai guang pu di gong le ke kao de li lun yi ju 。fu li zi an fan cun zai yu yin yong shui 、kong qi 、ge lei gong ye fei shui zhong ,yu ren lei de huo dong you zhao mi qie de lian ji 。fu li zi yu shui fen zi zhi jian you hen jiang de qing jian xiang hu zuo yong ,ji yu di yi xing yuan li fang fa ,wo men dui fu li zi yu shui fen zi zhi jian de xiang hu zuo yong jin hang le yan jiu 。wo men yun yong wei chuan suan fa jie ge mi du fan han li lun dui shui ge fu li zi tuan cu F-(H20)1-10de shi neng mian jin hang le quan ju sou suo ,bing dui ji ji tai jie gou de ji he gou xing 、wen ding hua neng ji fei xie xiu zheng de gong wai guang pu jin hang fen xi 。yan jiu fa xian ,shui ge fu li zi tuan cu de ji tai jie gou zhong F-li zi qing xiang yu wei yu tuan cu biao mian bing yu si ge shui fen zi pei wei ;F-yu jin lin shui fen zi zhi jian de jiang xiang hu zuo yong dao zhi yu fu li zi jin lin de O-Hjian de jian chang zeng chang ,tong shi dao zhi jin lin O-Hshen su zhen dong de pin lv de xian zhe gong yi 。wo men jin yi bu cai yong zi ran jian gui dao fen xi de chu ,cong Fde gu dui dian zi gui dao xiang jin lin O-Hde fan jian gui dao de dian he zhuai yi shi F-he jin lin shui fen zi zhi jian jiang xiang hu zuo yong de gen yuan 。ben lun wen quan mian kao cha le shui ge qing li zi tuan cu yi ji shui ge fu li zi tuan cu de ji tai jie gou he gong wai guang pu ,wei re gan wu li 、hua xue 、sheng wu guo cheng zhong li zi fa hui zuo yong de guo cheng di gong le ke kao de wei guan mo xing ,wei shen ru li jie li zi yu shui fen zi zhi jian de xiang hu zuo yong ji zhi 、jie shi shi yan gong wai guang pu di gong le ke kao de li lun yi ju 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自大连理工大学的石瑞丽，发表于刊物大连理工大学2019-04-22论文，是一篇关于水合离子团簇论文,遗传算法论文,第一性原理论文,红外光谱论文,非谐修正论文,大连理工大学2019-04-22论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自大连理工大学2019-04-22论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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