隨著人類社會對能源的消耗和需求日益增加,傳統(tǒng)的化石能源將會逐漸退出歷史的舞臺,核能的發(fā)現(xiàn)則必將在人類能源歷史長河中書寫出濃墨重彩的一筆。作為一種清潔燃料,核能污染低且高效。因此,核能的開發(fā)和利用受到世界各國政府和科研工作者的高度關注。然而,在核能的開發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展中也存在一些制約核能發(fā)展的問題,如核廢料的處理及核燃料的利用等問題。對于核廢料問題,如何處理核廢料以及分離和回收核廢料中有可利用價值的核原料元素是非常重要的。然而,在分離和回收這些有可利用價值的核原料時,一些長壽命錒系元素的放射性會對人類和環(huán)境造成嚴重的危害。镎(Np)元素就是這些高放射性元素中的一種。其次,對于在提高核燃料利用率的問題上,鏷(Pa)扮演了重要的角色。鏷(Pa)作為釷-鈾混合燃料循環(huán)體系中存在的一種重要的元素,對體系自身的循環(huán)造成了一定的制約。因此,為了研究如何有效、合理地處理放射性核廢料中的Np元素及其化合物以及如何利用Pa元素在釷-鈾混合燃料反應堆中提高核燃料的循環(huán)利用等問題,就必須對Np、Pa等錒系化合物的性質進行深入研究。本論文通過采用密度泛函理論(DFT)中的廣義梯度近似GGA:PBE交換關聯(lián)泛函和B3LYP雜化型密度泛函方法來探究了镎(Np)在硝酸中形成的配合物分子幾何結構和電子結構。對镎(Np)的理論研究采用Gaussian 03軟件,考慮相對論有效芯勢(RECP)并結合高斯型基組。鏷(Pa)的研究采用阿姆斯特丹密度泛函軟件(ADF 2017),使用全電子slater型基組并結合零級正則近似(ZORA)來處理相對論效應。探究了鏷(Pa)在氫氟酸溶液中的存在形式和成鍵性質。具體工作如下:1.具體研究了Ⅳ價镎離子(Np4+)在硝酸溶液中形成的Np(NO3)nq(n=1~6,q=-2~+3)配合物的幾何結構和性質。研究結果表明Np(NO3)n q配合物以雙齒形結合為穩(wěn)定的結合形式。其次,Np4+與2(NO3)-間所形成的Np(NO3)22+中Np-NO3-與Np-Oeq鍵鍵長最短。但是結合能的計算結果表明Np4+更傾向于結合4(NO3)-形成穩(wěn)定的Np(NO3)4配合物。最后作為對比,將理論計算條件下的Np(NO3)4配合物進行IR光譜數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)進行對比,發(fā)現(xiàn)結果符合的比較好。2.研究了Ⅴ價Pa離子(Pa5+)在氟化氫溶液(HF)中的穩(wěn)定結構和化學鍵性質。通過理論計算反應能和自由能可以得到Pa5+可以與8個F—結合。而鏷酰離子(Pa O3+)可以與5個F-結合;通過使用QTAIM方法結合ELF方法,對Pa F83-、Pa(H2O)85+、Pa OF52-和Pa O(H2O)53+四種化合物的成鍵進行了計算,結果表明,Pa原子和F原子以及H2O中的O原子間所成的化學鍵存在一定的共價性;而對鍵級分析以及x射線近邊吸收譜的研究結果表明:由于Pa的5f、6d軌道與F或O原子的2p軌道重疊,使的Pa原子和F原子以及H2O中的O原子間存在一定的共價性,且Pa-F鍵的共價性強于Pa-Oeq鍵。
【學位單位】：西北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TL11
【部分圖文】：

圖 2.1 原子贗勢和贗波函數(shù)明顯的重元素原子，通過構造贗勢以及論效應情況下，價電子贗勢方程與下式 rJrKrKrrnuunuunuu ~ 111 對論效應的勢函數(shù)項 Vrrel 加入到VPP相對論下的價軌道用 nlj 表示，如下式 101212 LlljlljnljrelrelrelPPPPnljVrVrPVrVrVr jmjjjjljmrljmr， VrHrmnljrel 贗勢方程為：

Np(NO3)nq(n=1~6,q=-2~+3) 配 合 物 中 Np(NO3)4的 結 合 能 最 負 ， 其 值 為-417kcal/mol，表明 Np(NO3)4中 Np4+與 NO3-間的相互作用最強。這意味著 Np4+更傾向結合 4（NO3-）形成更加穩(wěn)定的 Np(NO3)4配合物。其次，在基組重疊誤差（BSSE）方面我們可以看到對于體系計算結果誤差影響較小。

HBCP= VBCP+ GBCP出，當鍵臨界點處電子勢能能量密度與動能能量密度 密度 越負時，化學鍵的相互作用更偏向與共價鍵過表中數(shù)據(jù)可以看到四種混合物中 Pa-F 鍵相比 Pa- 域函數(shù)分析（ELF）M 分子，我們又采用已經用于描述錒系體系的共價相互F）[43]，根據(jù) Becke 和 Edgecombe’s[4-46]的研究定義了如
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 武志堅,張思遠;鍵電荷與鍵共價性之間的關系研究(英文)[J];分子科學學報;1999年02期

2 蘇本寅,姜慶利;稀土化合物化學鍵的共價性與4f軌道在其成鍵中的作用[J];化學研究;1999年04期

3 胡剛;;用XPS對La_(1-x)Sr_xCoO_3的研究[J];物理化學學報;1986年01期

4 成廣興,邵軍,陳香霞;4f軌道的作用和稀土化合物化學鍵的共價性[J];青島化工學院學報;1998年02期

5 陳念貽;論離子鍵的部分共價性[J];化學世界;1963年01期

6 武志堅,楊明,張思遠;La_(0.5)R_(0.5)Ba_2Cu_3O_7,Pr_(0.5)R_(0.5)Ba_2Cu_3O_7以及RBa_2Cu_3O_7(R=稀土)的鍵共價性計算[J];分子科學學報;2000年04期

7 高發(fā)明,李東春,張思遠;EuBa_2Cu_3O_7的化學鍵性質和穆斯堡爾譜研究[J];低溫物理學報;2000年06期

8 武志堅,張思遠;Eu~(3+):Ln_2O_2S(Ln=Lu,Y,Gd,La)晶體的角重迭參數(shù)計算[J];發(fā)光學報;1992年03期

9 吳曉軒，杜懋陸，王明灼;GaAs中順磁V~（2＋）的基態(tài)[J];河北師范大學學報;1995年S1期

10 李東陽;杜懋陸;;ZnGa_2Se_4:V~(3+)光譜的理論研究[J];西南民族大學學報(自然科學版);2014年02期

相關博士學位論文 前1條

1 高發(fā)明;復雜晶體化學鍵介電理論及其在材料科學中的應用[D];燕山大學;2002年

相關碩士學位論文 前1條

1 馬磊;镎，鏷化合物結構和性質的理論研究[D];西北師范大學;2018年

本文編號：2884961