含时波包法研究H(D)+HAu(DAu)反应的动力学特征.pdf

含时波包法研究H(D)+ HAu(DAu)反应的动力学特征 中文摘要 分子反应动力学是一门研究微观层面上的反应的化学学科，人们可以通过研究 反应的分子动力学特征，来帮助我们了解反应更多的微观信息，例如反应机理。 近些年来，分子反应动力学发展迅速，不仅在实验方面而且还在理论方面都获 得很多的科研成果。在理论方面，在许多的计算方法中，含时波包法尤为运用广泛， 含时波包法物理概念简单直接，物理图像清晰，兼有经典的直观性和量子力学的准确性。 势能面是进行理论计算的基础和前提，在计算之前应该选用一个精确的势能面。本 次工作分为以下三个部分。 我们分别在Zanchet 等人构建的基态势能面（2A）和Yuan 构建的基态势能面对H +HAu→Au +H /H+AuH 反应进行了含时波包计算以及研究了在Yuan PES上同位素 2 效应对反应的影响。 为了研究标题反应的机理，我们在Zanchet 等人构建的势能面 （2A）计算了反应 几率、积分截面、微分截面以及产物的振转分布。在反应几率和积分截面曲线上由于H + HAu →Au + H 是放热反应，所以曲线上没有阈值，并且反应几率和积分截面曲线 2 的值随着碰撞能的增加先增加而后减小；而由于H + HAu →Au H + H 反应的反应物和 生成物的势能值相等，同样在反应几率和积分截面曲线上没有阈值，曲线的趋势和H+ HAu →Au +H 反应一样。微分截面结果表明，在反应H + HAu →Au + H 中，直接 2 2 反应机理占主导地位，而间接机理在反应H + HAu →AuH + H 中起主要作用。在产物 分子的振转分布曲线上，H + HAu →Au + H 反应，碰撞能可以很有效地转化为产物 2 H 分子的振动能和转动能；但是，在反应H + HAu →AuH + H 中，碰撞能可以有效地 2 转化为产物的转动能，但转化为振动能的效率并不高。 我们还选用了必威体育精装版的势能面—Yuan 势能面研究了H+HAu 反应。因为Yuan 势能 面上的势阱深度要比Zanchet 势能面上的势阱深度深，在Yuan 势能面上的反应几率、 积分截面的数值上要小于Zanchet 势能面上的值。在低碰撞能区域，积分截面值差值最 大，说明势阱深度在低碰撞能区域对积分截面值影响很大，证明了势能面的微小差别对 I 动力学结果产生很大影响。但在微分截面和振转分布曲线上，我们得到和H +HAu 反应在Zanchet 势能面上相同的结论，说明势能面的势阱深度和放热差别不会影响反应 机理。 在Yuan 势能面上采用含时波包法研究D+DAu 反应的动力学特征，发现同位素效 应在低碰撞能区域对反应几率有所影响，而在较高碰撞能区域对反应的反应几率几乎没 有明显的影响。随着总角动量子数的增加，H+HAu 反应的阈值增加的速度要快于 D+DAu 反应，因为D+AuD 体系的离心势能小于H+AuH 体系的离心势能。而D+DAu 反应的积分截面的值要略小于H+HAu 反应的积分截面值，这可能是因为由于D 原子 的质量要大于H 原子，需要更多的能量来发生有效碰撞，由此我们得出了同位素效应 稍微降低了反应活性。在微分截面和振转分布曲线上，我们得到和H + HAu 反应相同 的结论，证明了同位素效应不会影响反应机理。 关键词：反应动力学，含时波包法，积分截面，微分截面，同位素效应 II 目 录 中文摘要I AbstractⅢ 1 绪论1 1.1 分子反应动力学1 1.2 分子反应动力学的理论方法2 1.3 分子反应动力学的实验方法3 1.4 本文主要内容4 2 理论知识5 2.1 势能面5 2.2 含时波包法6 2.2.1 A+