Para-Xylene分子结构和光谱的外场效应研究

摘要：

对二甲苯(PX)是一种重要的化工原料,广泛地用于合成聚脂纤维树脂,是医药和农药用聚合单体,因此了解对二甲苯分子结构和光谱的外场效应具有十分重要的意义.为研究外电场对PX分子结构和红外(IR)光谱产生的影响,本文采用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法在6-311++G(d,p)基组水平上优化了不同外电场(0～0.030 a.u.,0～1.542×1010 V·m-1)作用下PX分子的基态几何结构,在此基础上利用同样的方法计算了PX分子在不同电场下的振动频率,得到了分子的IR光谱,最后对PX的分子结构和IR光谱受外电场作用的的影响规律进行了研究.结果表明:频率497 cm-1的吸收峰为苯环上的C1-H7和C2-H8的面外摇摆振动,812 cm-1的吸收峰是苯环上的C4-H9和C5-H10的面外摇摆振动,1 547 cm-1为苯环上的C1-H7和C2-H8的面内弯曲振动,3 017 cm-1为甲基上的C11-H14和C15-H17的伸缩振动所产生,3 164cm-1为苯环上的C4-H9和C5-H10的伸缩振动所产生;外电场与分子内电场的叠加效应使得R(4,9),R(5,10),R(11,14)和R(15,17)等的键长随着外电场的增强急剧增长,而R(1,7),R(2,8),R(11,12)和R(15,16)等随着外电场的增强变化不明显;随着R(4,9)和R(5,10)的增加,吸收峰Ⅱ和Ⅴ出现了明显的红移,它们的频率分别减少了133和140 cm-1,峰Ⅳ在外电场较弱时频率增加,而当外电场较强时频率又开始减小,峰Ⅰ和Ⅲ的频率变化不明显.总之,在外电场的作用下,分子结构变化剧烈,红外光谱吸收峰出现了红移或蓝移,伴随着吸收峰的移动,分子的摩尔收系数ε也进行了重新分配,分子的振动斯塔克效应(VSE)明显.

关键词：para-xylene、红外光谱、外电场、振动斯塔克效应

所属期刊栏目：38

分类号：O561.3(分子物理学、原子物理学)

资助基金：河北省教育厅青年基金项目QN2015219;廊坊师范学院自然基金项目LSLY201509

在线出版日期：2019-03-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：3659-3662