本文關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)光譜及理論計(jì)算對(duì)鋅鹽溶液中微觀團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的研究

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【摘要】：量子化學(xué)通過研究化學(xué)鍵理論,化學(xué)反應(yīng),分子間相互作用力,各種光譜知識(shí)等已成為研究微觀粒子一個(gè)熱門手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用以及從頭計(jì)算的發(fā)展,使得量子化學(xué)能夠更好的應(yīng)用于解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果、研究分子之間的相互作用、預(yù)測(cè)分子的穩(wěn)定性和化學(xué)活性及反應(yīng)的規(guī)律性、了解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)等。本文是在前人的工作基礎(chǔ)上,基于密度泛函理論,通過理論計(jì)算并結(jié)合熒光光譜實(shí)驗(yàn)、拉曼光譜實(shí)驗(yàn)對(duì)鹽溶液的微觀團(tuán)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下：通過熒光光譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鹽離子的加入使得乙醇溶液的熒光光譜發(fā)生了變化,表現(xiàn)為乙醇熒光峰的強(qiáng)度變化以及產(chǎn)生了新峰。理論計(jì)算部分通過不同方法對(duì)團(tuán)簇結(jié)構(gòu)[Zn-(H2O) n]2+(n=1-3)進(jìn)行優(yōu)化比較,得到了相對(duì)精確及運(yùn)算成本較低的密度泛函理論B3LYP方法,并應(yīng)用于Zn2+在乙醇溶液中團(tuán)簇結(jié)構(gòu)計(jì)算。結(jié)果表明體系的第一溶劑化層存在著n=1-6的微團(tuán)簇分子,且最多為6。比較理論計(jì)算熒光光譜與實(shí)驗(yàn)熒光光譜,進(jìn)一步說明了Zn2+與乙醇形成了新的微團(tuán)簇,和計(jì)算方法的可行性。拉曼光譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與純水相比鹽溶液的拉曼光譜在230 cm-1-340 cm-1,370 cm-1-540cm-1出現(xiàn)較明顯的新峰,其為O-Zn-Cl的振動(dòng)峰。理論計(jì)算采用B3LYP對(duì)離子對(duì)[ZnCln]2-n(n=1-4)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化與頻率計(jì)算,得到可能存在的離子對(duì),在此基礎(chǔ)上研究可能存在的離子對(duì)及Zn2+與H2O結(jié)合形成的團(tuán)簇,并對(duì)溶液中的所有可能團(tuán)簇進(jìn)行拉曼光譜計(jì)算,得到相應(yīng)的振動(dòng)形式以及拉曼強(qiáng)度,通過分析團(tuán)簇中的鍵長,電荷變化,熱力學(xué)參數(shù)及理論光譜與實(shí)驗(yàn)光譜的比較,得到溶液中團(tuán)簇的主要存在形式為[Zn-(H2O)6]2+, [ZnCl-(H2O)]+, [ZnCl2-(H2O)]。比較不同濃度的拉曼光譜發(fā)現(xiàn)ZnCl2/H2O溶液在3054 cm-1-3728 cm-1的特征峰在鹽離子濃度較低時(shí)羥基的振動(dòng)峰隨著鹽離子濃度增加而變?nèi)?隨著鹽離子的濃度進(jìn)一步增加,其強(qiáng)度變化呈現(xiàn)與較低濃度變化相反的趨勢(shì)。在230 cm-1-340cm-1處新峰強(qiáng)度在低濃度時(shí)受濃度的影響較小,在較高濃度時(shí)候新峰的強(qiáng)度變大。這表明在濃度較低時(shí)溶液中的C1-對(duì)Zn2+的影響較小,當(dāng)在較高濃度時(shí)候陰離子(Cl-)會(huì)與溶劑產(chǎn)生配位競(jìng)爭(zhēng),對(duì)陽離子的影響不可以忽略。通過不同溫度條件下的拉曼光譜,發(fā)現(xiàn)在較低的溫度區(qū)間溫度對(duì)溶液中團(tuán)簇的構(gòu)象影響較大,溫度較高時(shí)溫度變化對(duì)溶液中團(tuán)簇的構(gòu)象影響較小。理論計(jì)算部分設(shè)定不同溫度條件下分別對(duì)鹽溶液中的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬,通過計(jì)算結(jié)果從能量及熱力學(xué)參數(shù)部分驗(yàn)證及闡明了溫度對(duì)鹽溶液團(tuán)簇的影響。
【關(guān)鍵詞】：溶劑化 密度泛函 團(tuán)簇分子 拉曼光譜 離子對(duì)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O641.1
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-26
• 1.1 前言15
• 1.2 光分析法研究微團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的研究概況15-17
• 1.2.1 熒光光譜分析16
• 1.2.2 拉曼光譜分析16-17
• 1.3 理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法的研究概述17-22
• 1.3.1 密度泛函理論(DFT)論的形成及其發(fā)展過程18-20
• 1.3.2 含時(shí)密度泛函理論(TD-DFT)20-21
• 1.3.3 量子化學(xué)計(jì)算中常用基組的介紹21-22
• 1.4 量子化學(xué)計(jì)算軟件的簡(jiǎn)要介紹22-24
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容及研究思路24-26
• 第二章 團(tuán)簇分子[Zn-(CH_3CH_2OH_n)]~(2+)的熒光光譜研究及理論光譜驗(yàn)證26-38
• 2.1 前言26
• 2.2 熒光光譜26-28
• 2.2.1 儀器及藥品26-27
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析27-28
• 2.3 理論計(jì)算28-36
• 2.3.1 [Zn-(H_2O)_n]~(2+)團(tuán)簇構(gòu)型的理論計(jì)算及結(jié)果分析28-30
• 2.3.2 [Zn-(CH_3CH_2OH)_n]~(2+)結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算結(jié)果及分析30-35
• 2.3.3 理論熒光光譜計(jì)算35-36
• 2.4 結(jié)論36-38
• 第三章 光譜及理論計(jì)算研究ZnCl_2溶液的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)38-50
• 3.1 前言38
• 3.2 拉曼光譜實(shí)驗(yàn)38-40
• 3.2.1 儀器及藥品38-39
• 3.2.2 拉曼光譜實(shí)驗(yàn)39-40
• 3.3 理論計(jì)算40-49
• 3.3.1 離子對(duì)[ZnCl_n]~(2-n)(n=1-4)的優(yōu)化結(jié)果40-42
• 3.3.2 團(tuán)簇[Zn-(H_2O)_m]~(2+)(m=1-8)的優(yōu)化結(jié)果42-44
• 3.3.3 團(tuán)簇[ZnCl_n-(H_2O)_m]~(2-n)(m=1-6,n=1-2)的優(yōu)化結(jié)果44-48
• 3.3.4 理論拉曼光譜48-49
• 3.4 結(jié)論49-50
• 第四章 溫度及濃度對(duì)于ZnCl_2在水溶液中的團(tuán)簇影響50-59
• 4.1 前言50
• 4.2 拉曼變溫光譜實(shí)驗(yàn)50-55
• 4.2.1 儀器及藥品50-51
• 4.2.2 濃度對(duì)拉曼光譜影響的探究51-54
• 4.2.3 度對(duì)溶液的拉曼光譜影響的探究54-55
• 4.3 論計(jì)算55-57
• 4.4 結(jié)論57-59
• 第五章 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況68

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1 曹益林,汪]廝，

本文編號(hào)：1092371