【摘 要】
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在分子反应体系的动力学理论研究中,科里奥利耦合与同位素效应对反应体系影响的研究是其中重要的组成部分。大量的研究证明,科里奥利耦合和同位素效应在一些反应体系中影响很
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在分子反应体系的动力学理论研究中,科里奥利耦合与同位素效应对反应体系影响的研究是其中重要的组成部分。大量的研究证明,科里奥利耦合和同位素效应在一些反应体系中影响很大。特别是对于一些小分子体系,科里奥利耦合和同位素效应不容忽视。作为简单的三原子反应代表,Li+HCl体系和S+H2体系中科里奥利耦合与同位素效应的影响是值得我们去探究的。大量的科学计算证明,高精度的势能面是反应系统动力学研究的基础。本文工作基于最近发表的Li+HCl反应体系和S+H2反应体系的高精度势能面,使用含时量子波包法对这两个三原子反应体系展开了动力学相关研究,深入的讨论了科里奥利耦合效应和同位素效应对反应体系的影响,得到的计算结果与动力学实验相关数据高度吻合。具体工作包含下面几个部分内容:第一部分,介绍了分子反应动力学发展过程中科里奥利耦合与同位素效应影响的理论研究。第二部分详细的介绍了三原子反应动力学的理论研究基础,科里奥利耦合效应和离心势近似的区别,以及含时量子波包法的计算细节。第三部分基于含时量子波包法和Li+HCl反应体系的高精度势能面,对Li+H(D)Cl体系的科里奥利耦合效应作用和离心势近似作用下的反应概率,积分截面和反应速率常数进行了计算,并与实验中得到的反应速率常数进行对比。计算结果表明,科里奥利耦合效应和同位素效应对Li+H(D)Cl体系反应有着非常重要的作用,科里奥利耦合效应在一定程度上可以促进反应的发生。由于同位素效应的影响,反应体系的动力学过程中碰撞引起的络合物转动时间增加,提取反应通道的几率降低。同位素作用下,Li+H(D)Cl反应体系的科里奥利耦合作用更加显著。同时我们分析了振转激发态对Li+H(D)Cl体系的影响,计算结果表明高的振转激发态可以有效地促进Li+H(D)Cl体系反应的发生。第四部分在S+H2反应体系的高精度势能面基础上使用含时量子波包法进行动力学研究,计算了S+H2反应体系在科里奥利耦合作用和离心势近似下的反应概率曲线,反应截面和低温条件下的反应速率常数。同时对不同的振转激发态下S+H2反应体系的反应概率进行计算,并与实验得到的反应积分截面进行对比。理论研究表明,科里奥利耦合效应可以有效的促进S+H2反应的发生,同位素效应因为重元素D的替换让反应体系中插入机制占比降低,反应物在通过过渡态的时间增加,降低了该反应发生的几率。较高的振转激发态对该反应起到了积极的促进作用。最后一部分总结了本文工作的主要研究成果,并在本工作的基础上做出了展望。
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