铝氧化物及铝氢化物分子结构、势能函数及热力学函数

论文摘要

本文主要研究了铝化合物的分子结构、势能函数及热力学函数的量子力学计算，此外还计算分析了铝在氧气环境下与氧反应可能的生成物及其热力学稳定性分析和Al2O3对氢的吸附及反应中的氢同位素效应。 用原子分子静力学原理（AMRS）推导得到AlC，AlO，AlO2，Al2O及AlOH分子的基态电子状态为AlC（X4∑）、AlO（X2∑）、AlO2（（?）2∏g）、Al2O（（?）1∑g）和AlOH（（?）1∑g），并研究了它们对应的正确离解极限。其中AlO2（（?）2∏g）和Al2O（（?）1∑g）分子的基态电子状态及对应的离解极限是首次得到。第一次从理论上完整研究了铝与ⅥA簇和Ⅶ簇的所有元素的原子形成的中性双原子分子的基态结构、势能函数和光谱数据。并且，对有丰富实验数据的AlH、AlO、AlF、AlCl、AlBr和AlI来说，本文的计算结果都与实验数据符合得很好。AlPo、AlAt、AlSe和AlTe等未查到相关实验数据，也未见相关的理论和实验研究报道。本文的计算结果与文献结果也符合得很好。在研究该系列分子时，对其中的重元素原子，采用准相对论有效实势（RECP），Al，C，O等轻元素原子用6-311++g（d，p）全电子基组集合。本文的所有计算均应用密度泛函理论的B3LYP方法，在Gaussian03WB03程序下完成。 本文第一次对AlxOy（x=1～2，y=1～3）系列分子的基态结构，常温下的热力学函数、电离能、零点能、完全离解能，基态几何构型、谐振频率及红外谱强度进行系统的研究，首次对AlO3分子的结构及光谱进行了研究，并找到它的基态结构。发现它比AlO，AlO2分子更稳定，并对铝氧化生成该系列分子的热力学函数进行了系统的分析，进一步研究了该系列分子的热力学稳定性。计算结果都与查到的

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 2 基本理论和方法
• 2.1 分子势能函数
• 2.2 分子势能函数的量子力学计算
• 2.2.1 波函数的构造
• 2.2.2 分子轨道的对称性匹配
• 2.2.3 电子相关效应
• 2.2.4 基态与激发态能量表述方法
• 2.2.5 MP2方法
• 2.2.6 QCISD方法
• 2.2.7 密度泛函理论
• 2.2.8 相对论有效势
• 2.2.9 基函数
• 2.3 原子和分子的对称性原理
• 2.3.1 群表示的约化
• 2.3.2 群表示的分解
• 2.3.3 群表示的直积
• 2.4 原子分子反应静力学
• 2.4.1 分子轨道
• 2.4.2 分子的电子组态
• 2.4.3 分子的电子状态和离解极限的确定
• 2.4.4 双原子分子的离解极限及电子状态
• 2.4.5 三原子分子的离解极限及电子状态
• 3 分子的分析势能函数
• 3.1 双原子分子势能函数
• 3.1.1 力常量与光谱数据的关系
• 3.1.2 势能函数的形式
• 3.1.3 Murrell-Sorbie势能函数
• 3.2 AIX（X=H,Li,Be,B,C,N,O,S,Se,Te,Po,F,Cl,Br,I和At）双原子分子的结构和分析势能函数
• 3.2.1 AIX（X=H,Li,Be,B,C,N,O,F）分子基态及部分较低能量的异构体基态的分析势能函数、力常数和光谱数据
• 3.2.2 AIX（X=Cl,Br,I,At）分子基态及部分较低能量的异构体基态的分析势能函数、力常数和光谱数据
• 3.2.3 AIX（X=S,Se,Te,Po）分子基态及部分较低能量的异构体基态的分析势能函数、力常数和光谱数据
• 3.3 小结
• xO_y（x=1-2,y=1-3）系列分子团簇的的基态结构与稳定性'>4 Al_xO_y（x=1-2,y=1-3）系列分子团簇的的基态结构与稳定性
• 4.1 前言
• 4.2 计算方法
• 4.3 结果讨论
• 4.3.1 基态结构的选择
• 4.3.2 基态构型
• 4.3.3 振动频率
• 4.3.4 热力学性质
• 4.4 小结
• n（n=1-3）的分子结构和AlH₃热力学稳定性'>5 AlH_n（n=1-3）的分子结构和AlH₃热力学稳定性
• 5.1 前言
• 5.2 计算理论方法
• n（n=1-3）及其一价阴阳离子结构研究'>5.3 AlH_n（n=1-3）及其一价阴阳离子结构研究
• +和AlH^-'>5.3.1 AlH,AlH⁺和AlH^-
• 2,AlH₂⁺和AlH₂^-'>5.3.2 AlH₂,AlH₂⁺和AlH₂^-
• 3,AlH₃⁺和AlH₃^-'>5.3.3 AlH₃,AlH₃⁺和AlH₃^-
• 5.4 应用电子-振动近似理论计算铝氢化反应过程的热力学
• 5.4.1 核运动对热力学函数的贡献
• 5.5 小结
• 2O₃H_x（x=1～3）结构'>6 Al₂O₃H_x（x=1～3）结构
• 2O₃H_x（x=1～3）系列分子的结构研究'>6.1 Al₂O₃H_x（x=1～3）系列分子的结构研究
• 6.2 计算方法
• 6.2.1 基态结构的选择
• 2O₃H_x（x=1～3）分子的可能基态结构'>6.2.2 Al₂O₃H_x（x=1～3）分子的可能基态结构
• 2O₃H_x（x=1～3）系列分子可能的基态结构的频率'>6.2.3 Al₂O₃H_x（x=1～3）系列分子可能的基态结构的频率
• 6.2.4 热力学性质
• 6.3 小结
• xO_y（x=1～2,y=1～3）分子的热力学性质和稳定性'>7 Al_xO_y（x=1～2,y=1～3）分子的热力学性质和稳定性
• xO_y（x=1～2,y=1～3）分子的结构和热力学计算'>7.1 Al_xO_y（x=1～2,y=1～3）分子的结构和热力学计算
• 7.2 小结
• 2O₃吸附氢同位素的量子力学计算'>8 Al₂O₃吸附氢同位素的量子力学计算
• 2O₃吸附氢同位素的热力学函数计算'>8.1 Al₂O₃吸附氢同位素的热力学函数计算
• 8.2 小结
• 9 结论
• 参考文献
• 发表论文目录
• 致谢