Cs(AuF6)n (n=1-4)超级卤化物的性质研究(2)
时间:2018-06-03 15:51 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
近来，研究者发现以金属为中心，以卤族元素作为配体在其周围修饰，得到的化合物具有更大的电子亲和能，这类团簇称为超卤素(superhalogen)。那么，我们需要先引入一个电子亲和能（electron affinity，EA）的概念。电子亲和能定义为体系增加一个电子后所释放的能量，反应体系俘获电子的能力。根据体系增加一个电子前后结构弛豫与否，分为绝热电子亲和能(adiabatic electron affinity，AEA) 与垂直电子亲和能(vertical electron affinity ，VEA)。对于负离子团簇，可相应地定义电子剥离能(detachment energy )，其大小等于体系剥离一个电子所需的能量。同样，根据体系剥离一个电子前后结构弛豫与否，分为绝热电子剥离能(adiabatic detachmengt energy，ADE，其大小等于AEA) 与垂直电子剥离能(vertical detachment energy，VDE)。由于实际测量都是对负离子进行的，如光电子能谱方法，因此，实用上超卤特性都是用负离子的剥离能来表征的。AEA与VDE的定义如下： AEA=E(XMn的优化结构)-E(XMn-的优化结构) VDE=E(XMn保持在 XMn- 的优化结构)-E(XMn-的优化结构) 由于剥离一个电子发生的时间很短，体系的几何结构通常来不及弛豫，因此，与实验光电子能谱对应的通常是垂直电子剥离能VDE。通过比较AEA与VDE的大小，可以看出体系剥离一个电子前后结构弛豫的大小。对于单个原子，其剥离能与电子亲和能大小相同。因此，团簇的VDE和AEA均与原子的EA相对应。 图1将形象表示他们的关系。 AuF6正是一种常见的超卤素，在本毕业设计中，我们将以超卤素AuF6作为配体来修饰Cs元素，探究在配体数目发生变化时，其生成的化合物的电子亲和能的变化，同时研究Cs是否具有更高的氧化态。超级卤化物已经具有很高的电子亲和能了，那么，是否有物质，具有比超级卤化物更高的电子亲和能呢？答案是，有的。经研究发现，以超卤素阴离子作为配体，选取常用的超卤素中心离子作为新结构的中心离子，可以架构出化学式与传统超卤素类似的物质，这种物质，我们称之为飙卤素[4]。 Cs(AuF6)n(n=1-4)的结构猜想是来自于CsFn（n=1-6），我们使用超级卤化物AuF6代替F原子来对其结构作出猜测，而根据前人的实验，CsFn已经具有很高的电子亲和能了，那么理论上，Cs(AuF6)n(n=1-4)应该具有更高的电子亲和能，甚至可能是一种飙卤素。Cs(AuF6)n(n=1-4)究竟是不是一种飙卤素呢，这就需要我们去计算与讨论了。 图1 双原子分子AB的VDE，VEA,AEA,与ADE。图中能量最低的位置即原子的平衡振动位置，AEA表示AB与AB﹣的最低能量态之差，在Gaussian软件中表现为将AB与AB-都进行结构优化，然后将最低能量相减。VEA则表现为将AB结构优化，AB-不优化的情况下将体系能量相减，VDE表现为将AB-优化，AB不优化然后将体系能量相减 超级卤化物具有很大的应用前景。超卤素具有很高的电子亲和能，所以在化学应用中，超卤素是可以作为一种很强的氧化剂与电离能很高的分子如O2，Xe[5]所发生反应的，另外，卤族元素的通性便是具有很强的消毒杀菌能力，在农业与工业中有广泛的应用，因此，研究如何制作更活跃的复合物有助于研制出更新奇的工业物质，例如制作新型的清洁消毒剂。这些年的研究表明，超卤素在研究非线性光学材料方面也有很大的作为，在光学通讯，光计算机以及光学传输领域对非线性光学有所涉及，非线性光学主要是研究强相干光与介质相作用的时候产生的现象与应用。另外，超卤素在高能量密度材料[6]这个领域内也有应用。 最主要的，超卤素可以构成电子亲和能更高的物质，即飙卤素，第一个被发现的飙卤素是Au（BO2）2，传统的超卤素的构型一般是MXn这种，而电子亲和能更大的飙卤素就是用超卤素团簇替换X，最常见的配位体就是BO2与AlO2，随着以后的研究，说不定会出现以飙卤素作为配体的电子亲和能更高的物质。 (责任编辑：qin) |