重金属氢化物分子电子结构和光谱性质的理论研究

发布时间：2020-09-01 15:21

　　 重金属氢化物分子的光谱性质和跃迁特性在物理化学反应和分子之间的相互作用中起着十分重要的作用。因此,对重金属氢化物分子的电子态结构以及光谱性质的充分了解显得尤为重要,这也是吸引越来越多的研究人员对其基态和激发态的理论与实验进行研究的主要原因之一。本文使用的是内收缩的多参考组态相互作用(icMRCI)的方法对重金属氢化物(HgH,AgH)分子的基态和激发态的光谱性质和跃迁特性进行理论上的研究,根据HgH分子基态势阱较浅的特点,我们使用CCSD(T)的方法对其基态的光谱性质进行了计算,并将自旋-轨道耦合作用考虑在内。具体的研究内容可简单表示成以下几点:(1)使用icMRCI方法对重金属氢化物分子进行计算,得到了HgH分子的五条解离极限(Hg(~1S_g)+H(~2S_g),Hg(~3P_u)+H(~2S_g),Hg(~1P_u)+H(~2S_g),Hg(~3S_g)+H(~2S_g)and Hg(~1S_g)+H(~2S_g))对应的10个Λ-S电子态和AgH分子的三条解离极限(Ag(~2S_g)+H(~2S_g),Ag(~2P_u)+H(~2S_g)and Ag(~2D_g)+H(~2S_g))对应的12个Λ-S电子态。通过数值求解薛定谔方程得到了束缚态的光谱常数,并使用Level程序将其拟合。本文的结果与早前的实验和理论数据都符合的很好,这说明我们的结果具有一定的可靠性。对电子组态进行分析的结果表明:重金属氢化物分子具有明显的多参考组态的特性。(2)考虑自旋-轨道耦合效应(Spin-Orbit Coupling effect,SOC effect)之后,可以通过对电子态的自旋-轨道耦合矩阵元的分析研究重金属氢化物分子电子态之间的相互作用,并且研究了HgH分子的预解离机理。研究发现对于重金属氢化物分子来说,自旋-轨道耦合作用对其势能曲线和光谱性质的影响很大,是十分重要且不容忽略的问题。自旋-轨道耦合作用使HgH分子Λ-S态的五条解离极限劈裂为七条,使AgH分子的三条解离极限劈裂为五条。本文还通过对HgH分子的Ω态波函Λ-S态的成分进行了分析,发现A~2Π态和B~2Σ~+态在考虑自旋-轨道耦合作用之后发生了避免交叉是由于在这个位置附近,二者的成分发生了互换。这也是在考虑SOC作用之后,光谱性质发生很大变化的原因之一。(3)本文给出了HgH分子的跃迁性质,并给出了几个低激发态到基态的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子,并计算出了与之对应的跃迁辐射寿命。其中的Franck-Condon因子和辐射寿命与已有的实验结果和理论结果符合的很好。(4)我们计算得到的AgH分子的(2)0~+-X0~+这两个电子态的跃迁存在以下三个性质:两个电子态之间的中间态对二者跃迁的影响很小,可忽略不计;二者的跃迁具有高度对角化的Franck-Condon因子;二者跃迁的辐射寿命很小。这些性质都是分子冷却的重要条件,本文通过对这些性质进行分析,提出了AgH分子冷却的光学泵浦方案。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O561
【部分图文】：

图 3.1 HgH 分子 Λ-S 态的势能曲线HgH 分子的基态是 X2 +态，它的电子组态主要是由 14 215 9 410 0(87.59%)和少量的 14 15 29 410 0(1.08%)构成的。与其它 IIB 族（Zn, Cd）氢化物[39, 40]基态的势阱相比，HgH 分子基态的势阱很小，仅仅存在 3 个振动能级。

HgH分子Λ-S态的永久偶极矩

HgH分子D2+态的主要电子组态

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 唐诗雅;傅尧;郭庆祥;;铬族金属氢化物中M—H键键能的从头计算[J];化学学报;2012年18期

2 聂雪丽;吕彦力;龚毅;张文慧;栗富国;;汽车发动机热水驱动的金属氢化物制冷循环[J];汽车与配件;2010年03期

3 乐传俊;顾黎萍;何仁;朱峗;;过渡金属氢化物的合成方法[J];化学通报;2009年08期

4 ;汽车用金属氢化物空调的开发与应用[J];新材料产业;2004年02期

5 ;汽车用金属氢化物空调的开发与应用[J];新材料产业;2004年06期

6 郭自强;电动车用金属氢化物-镍电池[J];电源技术;2001年03期

7 褚德威,赵力,张翠芬;金属氢化物/镍电池预充电新方法的探索[J];电池;1999年03期

8 袁华堂,高学平,杨化滨,宋德瑛,张允什,申泮文;我国金属氢化物化学研究[J];化学通报;1999年11期

9 马捷，宋振方，王亚丛，苏永康;金属氢化物吸附和脱附过程的数值分析[J];上海交通大学学报;1999年08期

10 郭自强;电动车用镍—金属氢化物电池[J];船电技术;1999年06期

相关会议论文 前10条

1 李晓燕;孙宏建;;铁钴镍金属氢化物的合成及性质研究[A];中国化学会第八届全国配位化学会议论文集—邀请报告[C];2017年

2 陆光达;李赣;蒋国强;;金属氢化物柱内氢氘间的排代[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C];2002年

3 倪久建;杨涛;陈江平;陈芝久;;利用汽车尾气余热驱动的金属氢化物制冷循环[A];上海市制冷学会二○○三年学术年会论文集[C];2003年

4 王新华;李惠;杨敬葵;陈立新;李寿权;葛红卫;陈长聘;郑津洋;;高压金属氢化物复合式储氢器的研究[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

5 龙兴贵;;氘氚靶类金属氢化物组成、结构及氢扩散[A];中国工程物理研究院科技年报（1998）[C];1998年

6 张为强;张少春;;化工厂尾气中提纯净化高纯氢气以及各式金属氢化物氢气储罐的开发分析[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集（下卷）[C];2006年

7 龙兴贵;赵鹏骥;彭述明;罗顺忠;;氚化钕靶的研制[A];第八届全国核靶技术学术交流会论文摘要集[C];2004年

8 高萍;刘吉平;崔明功;付松;张娜;;储氢材料初探[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

9 房华毅;凌镇;付雪峰;;Corrole锗氢金属配合物的合成及反应性研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

10 赵敏寿;刘玉萍;乔玉卿;孙长英;朱新坚;;稀土基AB_2型金属氢化物电极衰变机理的探索[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

相关重要报纸文章 前4条

1 杨毅夫;金属氢化物镍蓄电池路越走越宽[N];中国机电日报;2002年

2 刘宝海;创新设计在德国[N];人民日报;2006年

3 中国石油勘探开发研究院新能源研究所副所长 张福东;氢能产业离商业化应用有多远？[N];中国石油报;2019年

4 本报记者 张国;申泮文院士：93岁的年纪39岁的心[N];中国青年报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 傅凯;新型高容量金属氢化物电极的设计与机理研究[D];北京科技大学;2019年

2 李鑫;高压下典型副族金属氢化物与硼氢化钙的结构及性质研究[D];吉林大学;2018年

3 吴刚;高压下典型碱土金属氢化物及模型体系卤化物的研究[D];吉林大学;2018年

4 伞晓娇;典型金属氢化物及其相关体系高压行为的理论研究[D];吉林大学;2008年

5 张小东;B基配位金属氢化物的物理性质以及储氢性能的第一性原理研究[D];西北大学;2012年

6 安辛友;碱金属/碱土金属氢化物高压力学、电子与光学性质的第一性原理研究[D];南京理工大学;2017年

7 高小珍;环戊二烯基过渡金属氢化物及羰基配合物的理论研究[D];北京理工大学;2015年

8 李冰;（金属—氢）体系的高压研究[D];吉林大学;2011年

9 曹湖军;金属氨基化合物—金属氢化物复合体系储氢性能的优化及其反应机理的研究[D];大连理工大学;2014年

10 周红卫;三甲基膦支持的新型铁、钴、镍氢化合物的合成及性质研究[D];山东大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 阴爽;重金属氢化物分子电子结构和光谱性质的理论研究[D];吉林大学;2019年

2 王立媛;高压下过渡金属氢化物Co-H和Rh-H体系的理论研究[D];吉林大学;2019年

3 李珊珊;螺旋细通道金属氢化物反应器传热强化及性能研究[D];西北大学;2018年

4 蔡雨阳;过渡金属氢化物MH~(+/0/-)(M=Sc-Zn)：基准研究和周期趋势[D];吉林大学;2018年

5 王龙正;轻金属氢化物在制备存储清洁燃料氢及甲烷中的应用研究[D];扬州大学;2017年

6 王斌;金属氢化物热泵空调制冷循环的研究[D];天津大学;2007年

7 宋亮;利用碱金属氢化物与气态小分子化合物反应制备清洁燃料的研究[D];扬州大学;2015年

8 肖小兵;复杂轻金属氢化物的第一性原理研究[D];湘潭大学;2009年

9 曹琳琳;金属氢化物催化含碳氧双键类物质的理论研究[D];山东师范大学;2013年

10 朱春野;三元碱金属氢化物高压相变的第一性原理研究[D];延边大学;2011年

本文编号：2809911