基于外电场作用对二溴苯的光谱特性和解离特性

摘要：

对二溴苯(C6 H4 Br2)在化学工业领域有着广泛的应用,但也是威胁臭氧层的有机污染物之一,研究外电场作用下该分子的解离特性对臭氧层的保护具有重要参考价值.在不同外电场(-0.025～0.025 a.u.)作用下,采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平上优化了对二溴苯分子的基态几何结构;采用含时密度泛函理论(time-dependent density functional method,TD-DFT)和B3 LYP/6-311+G(d,p)基组计算了分子的紫外吸收光谱,推测分子的解离特性;对分子两个C—Br键的势能进行扫描,给出了对二溴苯分子解离特性的直接证据.研究表明,在外电场作用下,对二溴苯分子的基态几何结构、光谱特性、势能曲线及势能面均发生较大改变.随着外电场的增加,对二溴苯分子的3C—12Br键长、分子体系总能量均逐渐降低,6C—11Br键长、偶极矩逐渐增大;6C—11Br键长的增大,说明对二溴苯分子的6C—11Br键能减小,6C—11Br键更容易断裂.能隙随外电场增强先增大后减小,能隙的减小,说明分子更容易发生化学反应.C—Br键伸缩振动峰强度逐渐减小,紫外吸收光谱吸收峰强度先略微增大后猛然降低,红外光谱的振动频率和紫外吸收光谱的最强峰均发生了红移,表现出分子能量增强的特性,表明振动加强,化学键变得更活跃.在外电场作用下扫描了对二溴苯分子的3C—12Br键,得到了分子3C—12Br键的势能曲线,当外电场强度为-0.02 a.u.时,分子右侧势垒的最高能量与最低能量基本相平,分子3C—12Br键断裂;在此电场强度下继续扫描6C—11Br的势能发现,分子6C—11Br键也会断裂,因此对二溴苯分子可以发生逐步解离.在外电场作用下同时扫描对二溴苯分子的两个C—Br键,得到分子的势能面,当外电场强度为0.02 a.u.时,势能面的对角线势能降低,出现另一个解离通道,因此对二溴苯分子可能发生协同解离.上述结果为实验研究对二溴苯分子的外电场降解机理提供数据保障,也对该分子体系的解离特性研究有重要的参考意义.

关键词：密度泛函理论、对二溴苯、光谱特性、解离特性、外电场

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分类号：O644(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金;新兴污染物与生物标志物监测天山创新团队;新疆维吾尔自治区杰出青年基金;新疆区域协同创新专项;新疆天山青年计划项目;新疆研究生教育教学改革项目;新疆师范大学本科教学研究与改革项目;新疆师范大学十三五校级重点学科招标项目;新疆高校科研计划项目;新疆师范大学教育厅重点实验室招标课题

在线出版日期：2023-03-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：405-411