發(fā)布時(shí)間：2018-04-14 21:50

  本文選題：富勒烯及其衍生物 + X射線光電子能譜　； 參考：《山東師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：自C60在實(shí)驗(yàn)上被發(fā)現(xiàn)以來(lái),富勒烯材料一直都是科學(xué)研究的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展,富勒烯材料的基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在實(shí)驗(yàn)上,越來(lái)越多的富勒烯及其衍生物體系得到制備和表征,在能源、材料、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。富勒烯是由五元環(huán)和六元環(huán)組成的全碳中空籠狀分子,其中五元環(huán)和六元環(huán)的不同排布方式使富勒烯具有眾多的同分異構(gòu)體,而且隨著碳原子數(shù)目增加,相應(yīng)富勒烯同分異構(gòu)體的數(shù)目會(huì)迅速增加。因此,對(duì)富勒烯同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)的表征和識(shí)別,在富勒烯研究領(lǐng)域是重要的基礎(chǔ)問(wèn)題。根據(jù)獨(dú)立五元環(huán)規(guī)則(IPR),相鄰五元環(huán)結(jié)構(gòu)的存在會(huì)降低富勒烯碳籠的穩(wěn)定性而使其難以分離合成。然而,非IPR富勒烯結(jié)構(gòu)在富勒烯家族中卻占有龐大的比例,因而吸引了廣泛關(guān)注和集中研究。對(duì)非IPR富勒烯體系的研究使人們對(duì)富勒烯材料的探索更為廣闊,而且能夠進(jìn)一步拓寬富勒烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。近年來(lái),化學(xué)家通過(guò)內(nèi)嵌或籠外修飾的方式成功捕獲、分離表征了一系列非IPR富勒烯結(jié)構(gòu),無(wú)疑對(duì)富勒烯的研究產(chǎn)生了重大的促進(jìn)作用。X射線譜與體系核軌道電子的激發(fā)或去激發(fā)有關(guān),作為有效的測(cè)量技術(shù),廣泛地應(yīng)用于對(duì)分子、固體以及表面等材料化學(xué)結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的研究。其中,X射線光電子能譜對(duì)應(yīng)核電子被電離的過(guò)程,能定量地反映特定元素所處的不同化學(xué)環(huán)境;近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)應(yīng)核電子被激發(fā)至體系空軌道的過(guò)程,能準(zhǔn)確地提供體系空軌道的信息,進(jìn)而有效地測(cè)量體系的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)。研究表明,X射線光電子能譜可對(duì)不同對(duì)稱性的富勒烯同分異構(gòu)體表現(xiàn)出依賴性,而近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)富勒烯體系表現(xiàn)出較強(qiáng)的同分異構(gòu)體依賴性,能有效地用于對(duì)富勒烯同分異構(gòu)體的識(shí)別。在本論文中,我們利用密度泛函理論結(jié)合完全芯態(tài)空穴近似方法,分別研究了典型的小富勒烯C34、三種重要的C56同分異構(gòu)體及其氯化物以及三種重要的C66同分異構(gòu)體及相關(guān)氯化物的X射線光電子能譜和近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜。本論文的具體研究?jī)?nèi)容和基本結(jié)果如下:1.小富勒烯c34x射線譜的理論表征:c34是一種典型的小富勒烯。我們對(duì)c34六種同分異構(gòu)體x射線光電子能譜和近邊x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜進(jìn)行了理論計(jì)算。x射線光電子能譜對(duì)六種不同的c34分子構(gòu)型表現(xiàn)出大體的依賴性,可主要用于對(duì)不同對(duì)稱性同分異構(gòu)體的識(shí)別。近邊x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)六種c34同分異構(gòu)體表現(xiàn)出較強(qiáng)的依賴性,能有效地用于識(shí)別不同的c34分子構(gòu)型。另外,我們研究了c34分子中不同局部結(jié)構(gòu)環(huán)境碳原子產(chǎn)生的光譜,可以得到總光譜中譜線特征的來(lái)源。對(duì)碳原子光譜的進(jìn)一步分析表明,富勒烯中碳原子產(chǎn)生的光譜不僅依賴于其周圍連接的五元環(huán)和六元環(huán),還受到其所處位置局部結(jié)構(gòu)彎曲度以及更外層多元環(huán)排布情況的影響。2.三種重要的c56富勒烯同分異構(gòu)體及其氯化物x射線譜的理論表征早期的質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)表明,c56是含量最豐富的一種小富勒烯,因而受到廣泛關(guān)注。近年來(lái),化學(xué)家通過(guò)籠外氯化衍生的方法先后成功捕獲了c2v-#913c56、cs-#864c56和d2-#916c56三種重要的c56同分異構(gòu)體,相應(yīng)的氯化物分別為#913c56cl10、#864c56cl12和#916c56cl12。我們從理論上研究了上述三種c56同分異構(gòu)體及氯化物的x射線光電子能譜和近邊x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜。氯化物產(chǎn)生的光譜與其對(duì)應(yīng)c56的光譜相比發(fā)生了顯著的變化,有效地反映了氯化對(duì)碳籠電子結(jié)構(gòu)的影響。x射線光電子能譜未對(duì)不同的分子構(gòu)型表現(xiàn)出較好的依賴性,而近邊x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)c56及其氯化物的不同分子構(gòu)型都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的依賴性,可以有效地用于對(duì)各分子構(gòu)型的識(shí)別。另外,通過(guò)研究不同局部結(jié)構(gòu)環(huán)境碳原子產(chǎn)生的光譜,我們得到了總光譜中重要譜線特征的來(lái)源,而x射線譜對(duì)富勒烯局部結(jié)構(gòu)的依賴性也得以闡明。與氯原子成鍵的碳原子產(chǎn)生的光譜和其它碳原子的光譜相比,向高能量區(qū)域發(fā)生了明顯的移動(dòng)。3.三種重要的c66同分異構(gòu)體及相關(guān)氯化物x射線譜的理論表征c66是既能夠通過(guò)內(nèi)嵌原子或原子團(tuán)簇又能夠通過(guò)籠外修飾衍生而獲得的幾種富勒烯之一。近年來(lái),化學(xué)家通過(guò)在籠內(nèi)嵌入兩個(gè)鈧原子或?qū)�籠外氯化修飾的方式成功捕獲了三種重要的c66同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)c2v-#4059c66、cs-#4169c66和c2v-#4348c66。我們對(duì)上述三種c66同分異構(gòu)體及相關(guān)氯化物的x射線光電子能譜和近邊x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜進(jìn)行了理論研究。氯化物的光譜與c66分子的光譜相比發(fā)生了顯著變化。x射線光電子能譜對(duì)三種c66同分異構(gòu)體表現(xiàn)出了依賴性,而對(duì)氯化物的分子構(gòu)型卻未表現(xiàn)出較好的依賴性。近邊x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)c66及氯化物的分子構(gòu)型都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的依賴性,可以有效地用于對(duì)C66同分異構(gòu)體及氯化物的識(shí)別。通過(guò)對(duì)分子中不同局部結(jié)構(gòu)環(huán)境碳原子光譜的研究,總光譜中重要譜峰特征的來(lái)源以及光譜對(duì)富勒烯局部結(jié)構(gòu)的依賴性得以闡明。與其它碳原子產(chǎn)生的光譜相比,連接氯原子的碳原子光譜發(fā)生了顯著的藍(lán)移。對(duì)這些新近合成的富勒烯體系X射線譜的研究,對(duì)它們進(jìn)一步的研究和應(yīng)用具有重要的促進(jìn)作用。本論文共由以下七章組成:第一章為引言部分,簡(jiǎn)要介紹了富勒烯及其衍生物體系X射線譜的研究背景;第二章主要介紹了與本論文工作密切相關(guān)的基本量子化學(xué)理論;第三章主要介紹了X射線譜的理論研究方法,主要包括X射線光電子能譜和近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜的理論計(jì)算方法;第四章介紹了對(duì)小富勒烯C34同分異構(gòu)體X射線譜的理論表征工作,主要研究了利用X射線光電子能譜和近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)C34同分異構(gòu)體進(jìn)行識(shí)別的有效性,同時(shí)探究了X射線譜對(duì)富勒烯局部結(jié)構(gòu)的依賴性;第五章介紹了對(duì)實(shí)驗(yàn)上新近合成的三種重要的C56富勒烯結(jié)構(gòu)及其氯化物X射線譜的理論表征工作,主要研究了利用X射線光電子能譜和近邊X射線精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)不同分子構(gòu)型進(jìn)行識(shí)別的有效性,探究了氯化對(duì)富勒烯碳籠電子結(jié)構(gòu)的影響,同時(shí)研究了不同局部結(jié)構(gòu)環(huán)境碳原子產(chǎn)生的光譜;第六章介紹了對(duì)實(shí)驗(yàn)上新近合成的三種重要的C66富勒烯結(jié)構(gòu)及相關(guān)氯化物X射線譜的理論表征工作,主要研究了利用X射線光電子能譜和近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜對(duì)不同分子構(gòu)型進(jìn)行識(shí)別的有效性,探究了氯化物光譜與相應(yīng)富勒烯光譜之間的變化,同時(shí)研究了不同局部結(jié)構(gòu)環(huán)境碳原子產(chǎn)生的光譜;第七章對(duì)本論文工作進(jìn)行了全面總結(jié),并且對(duì)富勒烯及其衍生物體系X射線譜的研究進(jìn)行了展望。
[Abstract]:In recent years , more and more fullerene and six - membered rings have been successfully captured and characterized by the existence of five - membered rings and six - membered rings . The X - ray photoelectron spectroscopy ( XPS ) has a strong dependence on the X - ray photoelectron spectroscopy and the near - edge x - ray absorption fine structure of c56 and chloride .

【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O613.71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1751151