含硫化合物/CH2OO分子的光谱常数和非谐力场的从头算研究

来源 :鲁东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xixiaoqiqi
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原子与分子物理学作为物理学重要的一部分,被认为是连接宏观和微观世界的桥梁。分子光谱学则是人们探索和了解分子内部结构和性质的重要窗口,对天体物理、等离子体和激光物理都有着极重要的意义。分子振转光谱的理论研究可以揭示实验光谱信息,并进一步建立与微观体系的直接联系。含硫化合物的大量排放威胁着动植物的生长甚至人类的身体健康,影响气候变化和臭氧的消耗。对于含硫化合物的研究同时还与电子工业发展和温室气体减排密切相关。而CH2OO分子作为烯烃臭氧分解反应的产物Criegee中间体中最简单的一种物质,对控制大气环境中羟基自由基、有机酸、过氧化物、硝酸盐和硫酸盐等物质浓度变化起着关键调控作用。因此,近年来含硫化合物和CH2OO分子的气相光谱表征引起了关注。本文的核心工作就是通过从头算方法研究含硫化合物以及CH2OO分子的光谱常数和非谐力场。首先采用B3LYP、B3P86和B3PW91方法以及MP2方法结合高阶相关一致基组(cc-pVQZ、cc-pV5Z、aug-cc-pVQZ 和 aug-cc-pV5Z),从理论上研究了 F2SO(X1A’)分子的平衡几何结构,在此基础上使用相同的理论水平计算了其平衡态的光谱常数和非谐力场。并将计算值与现有的理论和实验参考值进行了对比,同时预测了该分子一些在实验上尚未测量的光谱数据,如非谐常数、离心畸变常数和科里奥利耦合常数等。接着,同样利用DFT理论结合高阶相关一致的cc-pVnZ、aug-cc-pVnZ(n=T,Q)基组,计算了 SO3的四种同分异构体cis-OSOO、trans-OSOO、OS(=O)O和SOOO的平衡几何结构、能量、力常数和一系列光谱常数,并对SO3四种同分异构体的分子结构和光谱性质的关系做了详细的分析。最后,使用了 B3LYP方法,以及在B3LYP方法基础上使用库伦衰减方法考虑长程校正的CAM-B3LYP方法,结合6-311++G**和aug-cc-pVQZ基组对CH2OO分子(X1A’/A1A"/B1A’)的振转光谱常数和非谐力场进行了理论研究。该项工作是对以往工作的进一步深入,将多原子分子的振转光谱常数和非谐力场的理论研究从分子的电子基态拓展到了分子的激发态上。此外,还预测了 CH2OO分子(X1A’/A1A"/B1A’)的一系列光谱常数和各阶力常数,希望为今后的实验研究提供理论支撑。
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