几个含碳/硫小分子体系碰撞反应的动力学性质研究
发布时间：2021-01-10 08:40
分子反应动力学是当代科学研究中一个重要的研究领域,是一门研究化学反应中基元反应过程的学科,准经典轨线（QCT）方法和量子力学（QM）方法是研究该课题目前最常用的研究方法。本文第一个工作是基于HCS体系激发态A2A〃势能面,利用QCT方法研究了C+SH（D/T）→H（D/T）+CS反应的同位素效应,同时包括对反应的标量和矢量性质的研究。对于该反应,在其反应最小能量路径上有一个势阱,且是放能反应,积分反应截面（ICS）和反应几率都随碰撞能的增加而减小。分析C+SH→H+CS反应的微分截面（DCS）分布可发现,在较高碰撞能下该反应出现明显后向散射特点,然而在反应物中的H被D或T替代后,反应却具有前向散射的特点。对于上述三个反应,P（θr）分布是对称的,但是当反应物质量变大时,产物的分子取向变弱;对于P（φr）分布,产物分子的取向和定向的同位素取代效应表现更显著。基于相同势能面,我们还研究了 C+SH（v=0-20,j=0）→H+CS/S+CH反应的振动激发效应。通过计算所获得的反应几率、ICS和碰撞参数说明振动激发对不同的反应...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
原子与分子碰撞反应的坐标系示意图
山东师范大学博士学位论文1501图2-2.正负定向和取向分布示意图。11P(jZ)P(cos)cos,(2-19)2221()(cos)[3cos1]2PjZP.(2-20)若规定一阶定向和二阶取向参数分别为(1)0A和(2)0A，通常定义(1)01AP(jZ)cos,(2-21)(2)202A2P(jZ)3cos1,(2-22)()nPjZ是()nPjZ对于整个空间j′分布的平均。如果j′方向平行于Z轴方向，那么1P(jZ)1，2P()1jZ，如若角动量j′方向与Z轴方向反平行，则1P()1jZ，2P()1jZ，所以在角动量j′方向由平行于Z轴方向变为反平行于Z轴方向时，定向参数(1)0A的取值将从+1变为-1，而取向参数始终为(2)0A2。若定向参数取值(1)0A=0，取向参数(2)0A1，则表示j′方向垂直于Z轴；若(1)0A0，(2)0A0则表示j′方向关于Z轴分布是各向同性。在矢量分布问题的讨论中Legendre多项式的前三项是讨论最多的，第一项(l=0)代表角动量矢量j′关于Z轴的各向同性分布，可根据情况设其为1，第二项(l=1)则描述反应中产物转动角动量矢量的定向，第三项(l=2)描述产物转动角动量矢量的取向。值得注意的是，第三项22aP()jZ[89-93]是在实验观测中最重要的一项。(4)k-k-j矢量相关的准经典描述在质心坐标系(如图2-3)中用一系列极化微分反应截面将k-k-j矢量相关的角分布进行展开[29,37,38,59,63,67]。
山东师范大学博士学位论文20图2-4.A+BC反应体系的Jacobi坐标示意图。R表示反应物双原子分子BC的质心指向A原子的矢量，r则表示B原子指向C原子的矢量。VrR),(表示A+BC反应体系的相互作用势，但其中并不包含BC分子的双原子势，在绝热条件下，空间中某个特定点的VrR),(只是一个数值。J是体系的总角动量算符，j是双原子分子BC的转动角动量算符，其中222()()2rhrVrr,(2-37)它满足的条件是()()()vvvhrrr,(2-38)h(r)为双原子参考Hamiltonian，V(r)为BC分子的双原子势能，v和()vr分别是h(r)的本征值和本征函数。在绝热近似下，满足Schrdinger方程的波函数仅是描述原子核运动的波函数，并没有考虑电子态波函数，将该波函数按照BF坐标系下的平动-振动-转动基函数展开[48,109]000000,(,,)()()()(,)JKJKvJKvjknvjkvjknvjknvjktFtuRrYRrRr,(2-39)其中()vr是振动基函数，()vnuR是R方向正交归一化的平动波函数基矢，rR),(JKjkY是BF坐标系中的总角动量本征函数。其中，K是总角动量J在空间固定坐标轴Z轴上的投影，k则是双原子分子转动角动量j在Z轴上的投影。v0,j0,k0表示体系的初始振转态，ε是体系的宇称。Ru)(vn可用正弦函数形式表示[48,109]LLvnRRnRRusin2)(，minmaxRRRL.(2-40)rR),(JKjkY是(J2,j2,Jz)的本征函数，其形式
【参考文献】：
期刊论文
[1]Novel potential energy surface-based quantum dynamics of ion–molecule reaction O++ D2→OD++ D[J]. 王宪龙,高峰,高守宝,张路路,宋玉志,孟庆田. Chinese Physics B. 2018(04)
[2]State-to-state dynamics of F（2P） + HO（2Π） → O（3P） + HF（1Σ+）reaction on 13A〞 potential energy surface[J]. 赵娟,吴慧,孙海波,王立飞. Chinese Physics B. 2018(02)
[3]抗氧化剂抗坏血酸对小鼠卵母细胞体外成熟和发育的影响[J]. 许婷,肖国宏,杨洁,梁力丰,白诗雨,宋霁. 生殖与避孕. 2016(01)
[4]Globally accurate ab initio based potential energy surface of H2O+（X4A’’）[J]. 宋玉志,张媛,张路路,高守宝,孟庆田. Chinese Physics B. 2015(06)
[5]Theoretical prediction of energy dependence for D+BrO→DBr+O reaction:The rate constant and product rotational polarization[J]. 张莹莹,解廷献,李泽瑞,石英,金明星. Chinese Physics B. 2015(03)
[6]Accurate ab initio-based analytical potential energy function for S2（1△g） via extrapolation to the complete basis set limit[J]. 张路路,高守宝,孟庆田,宋玉志. Chinese Physics B. 2015(01)
[7]产品廓形曲线的几何特征语义描述与风格解析技术[J]. 张云龙,王进,陆国栋. 计算机辅助设计与图形学学报. 2013(11)
[8]基元化学反应态态动力学研究[J]. 戴东旭,杨学明. 化学进展. 2007(11)
[9]Ba+HF（v,J）→BaF（v′,J′）+H反应的准经典轨线研究（英文）[J]. 张鑫,解廷献,赵美玉,韩克利. 化学物理学报. 2002(03)
[10]用瞬时碰撞模型处理化学反应产物的转动取向[J]. 李润君,韩克利,李芙萼,吕日昌,何国钟,楼南泉. 化学物理学报. 1993(01)
本文编号：2968417
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
原子与分子碰撞反应的坐标系示意图
山东师范大学博士学位论文1501图2-2.正负定向和取向分布示意图。11P(jZ)P(cos)cos,(2-19)2221()(cos)[3cos1]2PjZP.(2-20)若规定一阶定向和二阶取向参数分别为(1)0A和(2)0A，通常定义(1)01AP(jZ)cos,(2-21)(2)202A2P(jZ)3cos1,(2-22)()nPjZ是()nPjZ对于整个空间j′分布的平均。如果j′方向平行于Z轴方向，那么1P(jZ)1，2P()1jZ，如若角动量j′方向与Z轴方向反平行，则1P()1jZ，2P()1jZ，所以在角动量j′方向由平行于Z轴方向变为反平行于Z轴方向时，定向参数(1)0A的取值将从+1变为-1，而取向参数始终为(2)0A2。若定向参数取值(1)0A=0，取向参数(2)0A1，则表示j′方向垂直于Z轴；若(1)0A0，(2)0A0则表示j′方向关于Z轴分布是各向同性。在矢量分布问题的讨论中Legendre多项式的前三项是讨论最多的，第一项(l=0)代表角动量矢量j′关于Z轴的各向同性分布，可根据情况设其为1，第二项(l=1)则描述反应中产物转动角动量矢量的定向，第三项(l=2)描述产物转动角动量矢量的取向。值得注意的是，第三项22aP()jZ[89-93]是在实验观测中最重要的一项。(4)k-k-j矢量相关的准经典描述在质心坐标系(如图2-3)中用一系列极化微分反应截面将k-k-j矢量相关的角分布进行展开[29,37,38,59,63,67]。
山东师范大学博士学位论文20图2-4.A+BC反应体系的Jacobi坐标示意图。R表示反应物双原子分子BC的质心指向A原子的矢量，r则表示B原子指向C原子的矢量。VrR),(表示A+BC反应体系的相互作用势，但其中并不包含BC分子的双原子势，在绝热条件下，空间中某个特定点的VrR),(只是一个数值。J是体系的总角动量算符，j是双原子分子BC的转动角动量算符，其中222()()2rhrVrr,(2-37)它满足的条件是()()()vvvhrrr,(2-38)h(r)为双原子参考Hamiltonian，V(r)为BC分子的双原子势能，v和()vr分别是h(r)的本征值和本征函数。在绝热近似下，满足Schrdinger方程的波函数仅是描述原子核运动的波函数，并没有考虑电子态波函数，将该波函数按照BF坐标系下的平动-振动-转动基函数展开[48,109]000000,(,,)()()()(,)JKJKvJKvjknvjkvjknvjknvjktFtuRrYRrRr,(2-39)其中()vr是振动基函数，()vnuR是R方向正交归一化的平动波函数基矢，rR),(JKjkY是BF坐标系中的总角动量本征函数。其中，K是总角动量J在空间固定坐标轴Z轴上的投影，k则是双原子分子转动角动量j在Z轴上的投影。v0,j0,k0表示体系的初始振转态，ε是体系的宇称。Ru)(vn可用正弦函数形式表示[48,109]LLvnRRnRRusin2)(，minmaxRRRL.(2-40)rR),(JKjkY是(J2,j2,Jz)的本征函数，其形式
【参考文献】：
期刊论文
[1]Novel potential energy surface-based quantum dynamics of ion–molecule reaction O++ D2→OD++ D[J]. 王宪龙,高峰,高守宝,张路路,宋玉志,孟庆田. Chinese Physics B. 2018(04)
[2]State-to-state dynamics of F（2P） + HO（2Π） → O（3P） + HF（1Σ+）reaction on 13A〞 potential energy surface[J]. 赵娟,吴慧,孙海波,王立飞. Chinese Physics B. 2018(02)
[3]抗氧化剂抗坏血酸对小鼠卵母细胞体外成熟和发育的影响[J]. 许婷,肖国宏,杨洁,梁力丰,白诗雨,宋霁. 生殖与避孕. 2016(01)
[4]Globally accurate ab initio based potential energy surface of H2O+（X4A’’）[J]. 宋玉志,张媛,张路路,高守宝,孟庆田. Chinese Physics B. 2015(06)
[5]Theoretical prediction of energy dependence for D+BrO→DBr+O reaction:The rate constant and product rotational polarization[J]. 张莹莹,解廷献,李泽瑞,石英,金明星. Chinese Physics B. 2015(03)
[6]Accurate ab initio-based analytical potential energy function for S2（1△g） via extrapolation to the complete basis set limit[J]. 张路路,高守宝,孟庆田,宋玉志. Chinese Physics B. 2015(01)
[7]产品廓形曲线的几何特征语义描述与风格解析技术[J]. 张云龙,王进,陆国栋. 计算机辅助设计与图形学学报. 2013(11)
[8]基元化学反应态态动力学研究[J]. 戴东旭,杨学明. 化学进展. 2007(11)
[9]Ba+HF（v,J）→BaF（v′,J′）+H反应的准经典轨线研究（英文）[J]. 张鑫,解廷献,赵美玉,韩克利. 化学物理学报. 2002(03)
[10]用瞬时碰撞模型处理化学反应产物的转动取向[J]. 李润君,韩克利,李芙萼,吕日昌,何国钟,楼南泉. 化学物理学报. 1993(01)
本文编号：2968417
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