本文關(guān)鍵詞：氧與水簇合物相互作用本質(zhì)的量子化學研究

  更多相關(guān)文章： 氧分子水合物 ωB97X-V 分子間相互作用 多體效應 熱力學函數(shù)

【摘要】：三線態(tài)氧分子屬于開殼層體系,從理論上精確計算開殼層體系的分子間相互作用仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。此外,氧分子水合物由于在生物分子功能、材料合成、氣體混合物分離等方面具有重要的應用價值,一直備受人們的關(guān)注。本文采用在計算分子間相互作用非常成功的非局域校正長程分離雜化泛函ωB97X-V,計算了單(1Δg)、三線態(tài)氧分子與[(H_2O)n,n=8,10,12,14,16,18,20,24]的籠狀復合物相互作用的幾何結(jié)構(gòu)、相互作用能及氧分子水合物的總結(jié)合能;計算了~TO_2@(H_2O)_(20)和~SO_2@(H_2O)_(20)的多體作用能,分析了其多體效應;在M06-2X/6-311++G(3df,3pd)水平上,計算了~TO_2@(H_2O)_(20)和~SO_2@(H_2O)_(20)的Gibbs自由能、焓變和熵變。此外,還在SAPT0/aug-cc-pVTZ水平上,對[~SO_2@(H_2O)n,n=16,18,20,24]的相互作用能進行了能量分解分析,以揭示其相互作用本質(zhì)。計算結(jié)果表明,根據(jù)氧分子水合物總結(jié)合能對分子數(shù)目的平均結(jié)合能,在三線態(tài)氧分子水合物中,~TO_2@(H_2O)_(20)是最穩(wěn)定的;在單線態(tài)氧分子水合物中,~SO_2@(H_2O)_(20)和~SO_2@(H_2O)18是最穩(wěn)定的,兩者的穩(wěn)定性相當。在~TO_2@(H_2O)_(20)中,二體作用對總結(jié)合能的貢獻為73.0%,三體作用的貢獻為19.7%,四體及以上作用僅占7.3%;在~SO_2@(H_2O)_(20)中,二體作用對體系總結(jié)合能的貢獻75.0%,三體作用的貢獻為8.2%;四體及以上作用的貢獻達到16.8%。M06-2X密度泛函理論計算的~TO_2@(H_2O)_(20)和~SO_2@(H_2O)_(20)氣相Gibbs自由能表明,在1個大氣壓、298.15 K的條件下,~TO_2@(H_2O)_(20)和~SO_2@(H_2O)_(20)不能自發(fā)形成,~TO_2@(H_2O)_(20)自發(fā)形成的臨界溫度為266.43 K;~SO_2@(H_2O)_(20)自發(fā)形成的臨界溫度為265.72 K。SAPT0的能量分解結(jié)果表明,在[~SO_2@(H_2O)n,n=16,18,20,24]的總吸引能中,色散能的占比分別為76.2%,77.6%,84.9%,88.9%,靜電能的占比分別為19.6%,18.5%,12.4%,8.8%,色散能是靜電能的4~10倍,誘導能對總吸引能的貢獻分別為4.1%,3.9%,2.7%,2.3%。色散作用是單線態(tài)氧分子與籠體團簇穩(wěn)定性的主導作用,靜電能的貢獻比較小,誘導能的貢獻最小,單線態(tài)氧分子與水分子籠狀復合物相互作用的氫鍵比較弱,水分子對氧分子的誘導作用不是很顯著。
【關(guān)鍵詞】：氧分子水合物 ωB97X-V 分子間相互作用 多體效應 熱力學函數(shù)
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O641.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 氧分子與水分子小團簇10-12
• 1.2.2 氧分子與水分子籠狀復合物12-15
• 1.3 課題研究意義15-16
• 1.4 課題主要內(nèi)容16-18
• 第二章 理論基礎18-36
• 2.1 密度泛函理論18-26
• 2.1.1 密度泛函理論基礎18-19
• 2.1.2 分子間相互作用密度泛函19-22
• 2.1.3 ωB97X-V泛函22-26
• 2.2 對稱匹配微擾理論26-29
• 2.3 多體相互作用29
• 2.4 熱力學函數(shù)29-30
• 2.5 計算方法的選擇30-34
• 2.6 計算細節(jié)34-36
• 第三章 三線態(tài)氧分子水合物的研究36-49
• 3.1 計算模型36-37
• 3.2 結(jié)果與討論37-48
• 3.2.1 三線態(tài)氧分子水合物的幾何結(jié)構(gòu)37-40
• 3.2.2 三線態(tài)氧分子水合物的穩(wěn)定性分析40-44
• 3.2.3 ~TO_2@(H_2O)_(20)的多體相互作用44-46
• 3.2.4 ~TO_2@(H_2O)_(20)的熱力學函數(shù)分析46-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第四章 單線態(tài)氧分子(~1Δ_g)水合物的研究49-63
• 4.1 計算模型49
• 4.2 結(jié)果與討論49-61
• 4.2.1 單線態(tài)氧分子水合物的幾何結(jié)構(gòu)49-52
• 4.2.2 單線態(tài)氧分子水合物的穩(wěn)定性分析52-56
• 4.2.3 ~SO_2@(H_2O)_(20)的多體相互作用56-58
• 4.2.4 ~SO_2@(H_2O)_(20)的熱力學函數(shù)分析58-60
• 4.2.5 [~SO_2@(H_2O)n, n=16,18,20,24]的相互作用本質(zhì)分析60-61
• 4.3 本章小結(jié)61-63
• 第五章 結(jié)論63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-72

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