硝酸根分子振动的计算与测量

郜振宁

中国海洋大学

摘要：

硝酸盐是一种重要的海洋营养盐,硝酸盐在大气循环过程、原子能工业废料处理中也发挥着重要作用。硝酸根离子在水溶液中的存在状态是研究硝酸盐作用机理的基础,具有重要的理论意义和实际应用价值。
本论文首先利用傅里叶变换红外光谱仪分别测量了不同浓度、不同阳离子和阴离子环境下硝酸钠溶液的红外吸收光谱。红外吸收光谱结果表明:仅有硝酸根的反对称伸缩振动V3(1350～1400cm-1)有较强的红外活性,而且硝酸根的反对称伸缩振动发生了明显的劈裂;不同阳离子以及不同阴离子环境对硝酸根振动影像很小。
其次利用高斯软件中的密度泛函(DFT)B3LXP方法计算了硝酸根与1～3个水分子(NO3-·nH2O,n=1～3)结合的最优结构及其分子振动谱。计算结果表明:硝酸根与水分子所形成的水合物有多种稳定结构,其中硝酸根与一个水分子结合的反对称伸缩振动v3与硝酸钠水溶液中硝酸根的红外吸收谱基本一致,表明硝酸盐溶液中每一硝酸根与附近水分子的作用效果等效为NO3-·1H2O。进一步计算了金属阳离子的水合结构与硝酸根水合结构结合为一个整体的振动频率。

关键词：硝酸根;分子振动;红外光谱;密度泛函;水合结构;频率计算

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：光学

导师姓名：元光

学位年度：2011

语种：中文

分类号：O641.121;O463.2

页数：70

在线出版日期：2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）