發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 16:26

　　 隨著人類社會(huì)對(duì)能源的消耗和需求日益增加,傳統(tǒng)的化石能源將會(huì)逐漸退出歷史的舞臺(tái),核能的發(fā)現(xiàn)則必將在人類能源歷史長(zhǎng)河中書寫出濃墨重彩的一筆。作為一種清潔燃料,核能污染低且高效。因此,核能的開發(fā)和利用受到世界各國(guó)政府和科研工作者的高度關(guān)注。然而,在核能的開發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展中也存在一些制約核能發(fā)展的問(wèn)題,如核廢料的處理及核燃料的利用等問(wèn)題。對(duì)于核廢料問(wèn)題,如何處理核廢料以及分離和回收核廢料中有可利用價(jià)值的核原料元素是非常重要的。然而,在分離和回收這些有可利用價(jià)值的核原料時(shí),一些長(zhǎng)壽命錒系元素的放射性會(huì)對(duì)人類和環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。镎(Np)元素就是這些高放射性元素中的一種。其次,對(duì)于在提高核燃料利用率的問(wèn)題上,鏷(Pa)扮演了重要的角色。鏷(Pa)作為釷-鈾混合燃料循環(huán)體系中存在的一種重要的元素,對(duì)體系自身的循環(huán)造成了一定的制約。因此,為了研究如何有效、合理地處理放射性核廢料中的Np元素及其化合物以及如何利用Pa元素在釷-鈾混合燃料反應(yīng)堆中提高核燃料的循環(huán)利用等問(wèn)題,就必須對(duì)Np、Pa等錒系化合物的性質(zhì)進(jìn)行深入研究。本論文通過(guò)采用密度泛函理論(DFT)中的廣義梯度近似GGA:PBE交換關(guān)聯(lián)泛函和B3LYP雜化型密度泛函方法來(lái)探究了镎(Np)在硝酸中形成的配合物分子幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。對(duì)镎(Np)的理論研究采用Gaussian 03軟件,考慮相對(duì)論有效芯勢(shì)(RECP)并結(jié)合高斯型基組。鏷(Pa)的研究采用阿姆斯特丹密度泛函軟件(ADF 2017),使用全電子slater型基組并結(jié)合零級(jí)正則近似(ZORA)來(lái)處理相對(duì)論效應(yīng)。探究了鏷(Pa)在氫氟酸溶液中的存在形式和成鍵性質(zhì)。具體工作如下:1.具體研究了Ⅳ價(jià)镎離子(Np4+)在硝酸溶液中形成的Np(NO3)nq(n=1~6,q=-2~+3)配合物的幾何結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。研究結(jié)果表明Np(NO3)n q配合物以雙齒形結(jié)合為穩(wěn)定的結(jié)合形式。其次,Np4+與2(NO3)-間所形成的Np(NO3)22+中Np-NO3-與Np-Oeq鍵鍵長(zhǎng)最短。但是結(jié)合能的計(jì)算結(jié)果表明Np4+更傾向于結(jié)合4(NO3)-形成穩(wěn)定的Np(NO3)4配合物。最后作為對(duì)比,將理論計(jì)算條件下的Np(NO3)4配合物進(jìn)行IR光譜數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)結(jié)果符合的比較好。2.研究了Ⅴ價(jià)Pa離子(Pa5+)在氟化氫溶液(HF)中的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵性質(zhì)。通過(guò)理論計(jì)算反應(yīng)能和自由能可以得到Pa5+可以與8個(gè)F—結(jié)合。而鏷酰離子(Pa O3+)可以與5個(gè)F-結(jié)合;通過(guò)使用QTAIM方法結(jié)合ELF方法,對(duì)Pa F83-、Pa(H2O)85+、Pa OF52-和Pa O(H2O)53+四種化合物的成鍵進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明,Pa原子和F原子以及H2O中的O原子間所成的化學(xué)鍵存在一定的共價(jià)性;而對(duì)鍵級(jí)分析以及x射線近邊吸收譜的研究結(jié)果表明:由于Pa的5f、6d軌道與F或O原子的2p軌道重疊,使的Pa原子和F原子以及H2O中的O原子間存在一定的共價(jià)性,且Pa-F鍵的共價(jià)性強(qiáng)于Pa-Oeq鍵。
【學(xué)位單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TL11
【部分圖文】：

圖 2.1 原子贗勢(shì)和贗波函數(shù)明顯的重元素原子，通過(guò)構(gòu)造贗勢(shì)以及論效應(yīng)情況下，價(jià)電子贗勢(shì)方程與下式 rJrKrKrrnuunuunuu ~ 111 對(duì)論效應(yīng)的勢(shì)函數(shù)項(xiàng) Vrrel 加入到VPP相對(duì)論下的價(jià)軌道用 nlj 表示，如下式 101212 LlljlljnljrelrelrelPPPPnljVrVrPVrVrVr jmjjjjljmrljmr， VrHrmnljrel 贗勢(shì)方程為：

Np(NO3)nq(n=1~6,q=-2~+3) 配 合 物 中 Np(NO3)4的 結(jié) 合 能 最 負(fù) ， 其 值 為-417kcal/mol，表明 Np(NO3)4中 Np4+與 NO3-間的相互作用最強(qiáng)。這意味著 Np4+更傾向結(jié)合 4（NO3-）形成更加穩(wěn)定的 Np(NO3)4配合物。其次，在基組重疊誤差（BSSE）方面我們可以看到對(duì)于體系計(jì)算結(jié)果誤差影響較小。

HBCP= VBCP+ GBCP出，當(dāng)鍵臨界點(diǎn)處電子勢(shì)能能量密度與動(dòng)能能量密度 密度 越負(fù)時(shí)，化學(xué)鍵的相互作用更偏向與共價(jià)鍵過(guò)表中數(shù)據(jù)可以看到四種混合物中 Pa-F 鍵相比 Pa- 域函數(shù)分析（ELF）M 分子，我們又采用已經(jīng)用于描述錒系體系的共價(jià)相互F）[43]，根據(jù) Becke 和 Edgecombe’s[4-46]的研究定義了如
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 武志堅(jiān),張思遠(yuǎn);鍵電荷與鍵共價(jià)性之間的關(guān)系研究(英文)[J];分子科學(xué)學(xué)報(bào);1999年02期

2 蘇本寅,姜慶利;稀土化合物化學(xué)鍵的共價(jià)性與4f軌道在其成鍵中的作用[J];化學(xué)研究;1999年04期

3 胡剛;;用XPS對(duì)La_(1-x)Sr_xCoO_3的研究[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);1986年01期

4 成廣興,邵軍,陳香霞;4f軌道的作用和稀土化合物化學(xué)鍵的共價(jià)性[J];青島化工學(xué)院學(xué)報(bào);1998年02期

5 陳念貽;論離子鍵的部分共價(jià)性[J];化學(xué)世界;1963年01期

6 武志堅(jiān),楊明,張思遠(yuǎn);La_(0.5)R_(0.5)Ba_2Cu_3O_7,Pr_(0.5)R_(0.5)Ba_2Cu_3O_7以及RBa_2Cu_3O_7(R=稀土)的鍵共價(jià)性計(jì)算[J];分子科學(xué)學(xué)報(bào);2000年04期

7 高發(fā)明,李東春,張思遠(yuǎn);EuBa_2Cu_3O_7的化學(xué)鍵性質(zhì)和穆斯堡爾譜研究[J];低溫物理學(xué)報(bào);2000年06期

8 武志堅(jiān),張思遠(yuǎn);Eu~(3+):Ln_2O_2S(Ln=Lu,Y,Gd,La)晶體的角重迭參數(shù)計(jì)算[J];發(fā)光學(xué)報(bào);1992年03期

9 吳曉軒，杜懋陸，王明灼;GaAs中順磁V~（2＋）的基態(tài)[J];河北師范大學(xué)學(xué)報(bào);1995年S1期

10 李東陽(yáng);杜懋陸;;ZnGa_2Se_4:V~(3+)光譜的理論研究[J];西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 高發(fā)明;復(fù)雜晶體化學(xué)鍵介電理論及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 馬磊;镎，鏷化合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理論研究[D];西北師范大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2884961