多层氮笼的理论研究和一种判断分子稳定性的方法--《四川大学》2006年博士论文
多层氮笼的理论研究和一种判断分子稳定性的方法
【摘要】：
本论文所讨论的课题都是本人在攻读博士学位期间所做的工作。本文主要对以下四个方面进行了研究:(i)分子的成键性质判断与计算中所选择的基组的关系;(ii)对分子相对稳定性的研究,从异构体分子扩展到具有相同原子基团的分子,提出一种新的、简单的方法对这类分子的相对稳定性进行判断;(iii)对多氮化合物分子,特别是多层氮笼分子的相对稳定性进行了研究,探索了影响氮笼分子稳定性的因素;(iv)对密度泛函(DFT)方法生成热的计算方法做了一点改进,以用于对大分子的生成热进行估算。
本论文的分子结构和频率优化都是使用的Gaussian 98程序包进行的。对于小分子,主要用G3和G3MP2方法计算了化合物的生成热,而对于大分子,特别是笼状含能材料分子的生成热,则使用DFT方法计算其生成热。我们借助于NBO分析和AIM分析对每个分子的成键性质进行研究。而用上述软件包计算的数据则借助于自编软件对巨量(huge)数据进行筛选、计算和分析(见附录)。
本文首先对分子的成键性质判断与计算中所选择的基组的关系进行了研究(第二章)。这一部分我们选择了28个有代表性的化合物,采用HF和b3lyp方法,选择20种常用的Gaussian98标准基组,用Gaussian98和AIM2000 (V2.0)程序包,进行了各种级别下的计算,共得到约30万个有用的数据,它们是分析和讨论的基础。讨论了振动频率的正负与所选的计算水平的关系、Mulliken重叠集居数分析、AIM分析、NBO分析判断两原子间的成键性质与基组之间的关系。在此讨论的基础上,找出一种经济实用的计算水平,为今后的研究奠定基础。
本文的第二部分是将分子相对稳定性的判断扩展到分子中原子数成比例的一类化合物(第三章)。该类化合物的特征是分子中化学元素的种类相同,每种元素原子的数目不一定相等,但各个化合物中每种元素原子数的比值相同,称它们为具有相同原子基团(atomic group)的化合物。我们选择了263种具有
【关键词】：
【学位授予单位】：四川大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2006【分类号】：O641.1【目录】：
Abstract8-11
第一章 方法原理11-33
1.1 Mulliken集居数分析11-14
1.2 自然键轨道理论（Natural Bond Orbital, NBO）14-16
1.2.1 自然集居分析(Natural Population analysis)14-15
1.2.2 电子供体与受体(Donor-Acceptor)间键相互作用15-16
1.3 分子中的原子理论（Atoms in Molecules, AIM）16-19
1.4 Guassian 3 理论19-22
1.5 高能量密度物质氮原子簇合物研究概述22-26
1.6 生成热计算方法概述26-28
参考文献28-33
第二章 量子化学计算中基组效应对几何结构和性质影响的研究33-63
2.1 研究背景33
2.2 计算方法33-38
2.2.1 计算程序33-34
2.2.2 计算水平的选择34-35
2.2.3 体系的选择（化合物类型的选择）35-38
2.2.4 计算所得的性质38
2.2.5 计算量38
2.3 结果与讨论38-61
2.3.1 几何结构38-43
2.3.2 分子总能量43-47
2.3.3 振动频率分析47-50
2.3.4 成键性质50-61
2.4 本章小结61-62
参考文献62-63
第三章 估算具有相同原子基团的化合物相对稳定性的一种计算方法63-97
3.1 研究背景63-66
2.2 理论和计算方法66-70
3.3 结果和讨论70-94
3.3.1 C_nH_n (n = 2 - 10) 集70-79
3.3.2 氮簇合物 N_n(n = 5,7,10) 集79-82
3.3.3 Bartlett氮簇合物N_n(n = 2 - 10) 集82-94
3.4 本章小结94-95
参考文献95-97
第四章 九个 N_(10)异构体的 G3研究97-125
4.1 本章的研究背景97
4.2 计算方法97-99
4.3 结果和讨论99-122
4.4 本章小结122-123
参考文献123-125
第五章 多层氮笼分子的研究125-160
5.1 研究背景125-126
5.2 计算方法126-140
5.2.1 3M组127
5.2.2 4M组127-128
5.2.3 5M组128
5.2.4 6M组128-140
5.3 结果和讨论140-149
5.3.1 几何结构140-146
5.3.2.G Es, GHOFs 和稳定性146-149
5.4 N_(66)(D_(3h))的性质149-153
5.5 N_(72)（D_(3d))的性质153-157
5.6 本章小结157-158
参考文献158-160
第六章 基于 DFT 的生成热计算方法160-178
6.1 研究背景160-161
6.2 理论和计算方法161-162
6.3 结果和讨论162-175
6.4 本章小结175-176
参考文献176-178
附录178-189
攻读博士学位起见发表得论文目录189-191
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