导读:本文包含了氢化物性质论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:氢化物,高压,性质,结构,氢化,相对论,原理。
氢化物性质论文文献综述
刘明坤[1]（2019）在《高压下典型主族氢化物与硼化物的结构和性质研究》一文中研究指出在1935年,E.Winger和H.B.Huntington提出了金属氢的概念,金属氢被预言为是一种室温超导体。金属氢一直以来都是高压科学领域中受到最广泛关注的课题。但是受限于金属氢的金属化压力较高,在目前的高压实验技术条件下还很难达到其金属化压力点。因此人们在不断提高金刚石对顶砧加压装置的加载压力的同时,也在寻找新的氢金属化的方法。在2004年,N.W.Ashcroft提出了“化学预压”的概念。即在氢的晶格中置入体积较大的原子,该原子将会对氢原子产生挤压的作用,对氢产生一种预加压的效果,这将会降低氢的金属化压力。由于化学预压的效应,富氢化物被认为是一种潜在的高温超导体。近些年来,对于富氢化合物的高压研究又到了一个崭新的阶段。其中最引人瞩目的工作就是对硫化氢在高压下的研究。硫化氢在高压下的分解产物H3S在200 GPa下具有高达204 K的超导转变温度。和硫化氢类似,其他的氢化物如PH3等也在高压下表现出很高的超导转变温度。因此在本文中,我们对主族氢化物中的磷化氢和溴化氢进行了高压下的研究。碱土六硼化物,如Ca B6,YB6,Ce B6和Ba B6等,一直以来都是理论和实验上的热点研究课题。二价硼化物具有熔点高,硬度高,热膨胀系数小以及化学性质稳定等优异的理化性质。其中的Ca B6作为一种居里温度较高的铁磁半导体,被应用于自旋电子组件中的新型半导体材料。Ba B6也因为其高熔点,高硬度等特点而被人们广泛研究。目前对它们的研究方向主要集中在常压性质方面,研究其在高压下的行为有助于我们理解物质在高压下的相变机制,对设计制备新型材料提供新思路。本文利用金刚石对顶砧装置,结合原位高压拉曼光谱实验技术,原位高压X射线衍射实验技术以及第一性原理计算方法,对氢化物中的磷化氢,溴化氢,硼化物中的六硼化钙,六硼化钡进行了系统的高压研究。探明了磷化氢和溴化氢在高压下的行为信息。同时利用原位高压拉曼光谱技术和原位高压同步辐射X射线衍射技术对Ca B6和Ba B6的振动性质和晶体结构进行了研究。得到的主要结论如下:1、磷化氢(PH3)在压力的作用下分解为P2H4和H2,其中P2H4在高压下进一步分解为单质磷和氢。分解产物单质磷的结构最初为白磷结构。在卸压过程中并没有磷化氢的再次形成,磷化氢的压致分解过程是不可逆的。通过调控卸压速率,从27 GPa卸压至常压时得到P2H4。2、在压力的作用下,溴化氢在18.7 GPa下会发生分解,分解产物为溴单质和溴氢化物。单质溴在压力的作用下,从分子相转变为非公度相,随后转变为单原子相。首次在同步辐射XRD实验中观测到了溴单质的非公度相。在卸压过程中,并没有溴化氢的再次形成。加压对于溴化氢而言是一个不可逆的过程。3、对六硼化钙(Ca B6)进行了高压研究。将其加压至40 GPa时,没有相变发生。其晶格常数随压力的增加表现为线性递减的关系,其所有振动模式的峰位表现出随压力单调递增的关系。结果表明,在压力的作用下,Ca B6的结构一直维持稳定,仅仅依靠压力条件来破环Ca B6的共价网络结构是很困难的,可能还需要其他的方式来打破Ca B6的能量壁垒。4、利用原位高压X射线衍射实验和第一性原理计算方法对Ba B6进行了高压研究。实验结果表明,只在压力的作用下,Ba B6的共价网络结构很难被破坏。直至压力增加至49.3 GPa,Ba B6的结构依然保持稳定。理论研究结果表明Ba B6在50 GPa的时候依然是半导体相。分别计算了Ba B6的叁种结构(Cmmm,Cmcm和I4/mmm)的焓值,其中Cmmm结构在78 GPa至150 GPa的压力范围内是稳定存在的。认为还需要其他的方式来打破Ba B6的能量壁垒,使Ba B6发生相变。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
阴爽[2]（2019）在《重金属氢化物分子电子结构和光谱性质的理论研究》一文中研究指出重金属氢化物分子的光谱性质和跃迁特性在物理化学反应和分子之间的相互作用中起着十分重要的作用。因此,对重金属氢化物分子的电子态结构以及光谱性质的充分了解显得尤为重要,这也是吸引越来越多的研究人员对其基态和激发态的理论与实验进行研究的主要原因之一。本文使用的是内收缩的多参考组态相互作用(icMRCI)的方法对重金属氢化物(HgH,AgH)分子的基态和激发态的光谱性质和跃迁特性进行理论上的研究,根据HgH分子基态势阱较浅的特点,我们使用CCSD(T)的方法对其基态的光谱性质进行了计算,并将自旋-轨道耦合作用考虑在内。具体的研究内容可简单表示成以下几点:(1)使用icMRCI方法对重金属氢化物分子进行计算,得到了HgH分子的五条解离极限(Hg(~1S_g)+H(~2S_g),Hg(~3P_u)+H(~2S_g),Hg(~1P_u)+H(~2S_g),Hg(~3S_g)+H(~2S_g)and Hg(~1S_g)+H(~2S_g))对应的10个Λ-S电子态和AgH分子的叁条解离极限(Ag(~2S_g)+H(~2S_g),Ag(~2P_u)+H(~2S_g)and Ag(~2D_g)+H(~2S_g))对应的12个Λ-S电子态。通过数值求解薛定谔方程得到了束缚态的光谱常数,并使用Level程序将其拟合。本文的结果与早前的实验和理论数据都符合的很好,这说明我们的结果具有一定的可靠性。对电子组态进行分析的结果表明:重金属氢化物分子具有明显的多参考组态的特性。(2)考虑自旋-轨道耦合效应(Spin-Orbit Coupling effect,SOC effect)之后,可以通过对电子态的自旋-轨道耦合矩阵元的分析研究重金属氢化物分子电子态之间的相互作用,并且研究了HgH分子的预解离机理。研究发现对于重金属氢化物分子来说,自旋-轨道耦合作用对其势能曲线和光谱性质的影响很大,是十分重要且不容忽略的问题。自旋-轨道耦合作用使HgH分子Λ-S态的五条解离极限劈裂为七条,使AgH分子的叁条解离极限劈裂为五条。本文还通过对HgH分子的Ω态波函Λ-S态的成分进行了分析,发现A~2Π态和B~2Σ~+态在考虑自旋-轨道耦合作用之后发生了避免交叉是由于在这个位置附近,二者的成分发生了互换。这也是在考虑SOC作用之后,光谱性质发生很大变化的原因之一。(3)本文给出了HgH分子的跃迁性质,并给出了几个低激发态到基态的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子,并计算出了与之对应的跃迁辐射寿命。其中的Franck-Condon因子和辐射寿命与已有的实验结果和理论结果符合的很好。(4)我们计算得到的AgH分子的(2)0~+-X0~+这两个电子态的跃迁存在以下叁个性质:两个电子态之间的中间态对二者跃迁的影响很小,可忽略不计;二者的跃迁具有高度对角化的Franck-Condon因子;二者跃迁的辐射寿命很小。这些性质都是分子冷却的重要条件,本文通过对这些性质进行分析,提出了AgH分子冷却的光学泵浦方案。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
刘琪[3]（2019）在《高压下钛氢化物的结构稳定性、力学性质和电子结构的第一性原理研究》一文中研究指出近几十年来,钛及其合金由于具有耐高温、耐腐蚀、比强度高等优良性质而被广泛应运于航空航天、深海潜水以及医药等领域。在高温高压极端物理环境中,钛会与周围的氢发生反应,形成钛氢化合物。此外,已有研究表明,高压富氢金属可能是潜在的室温半导体材料。因此,高压下的钛氢化合物的物理性质研究,成为人们关注的热点。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了零温零压下,随着H元素增多TiH_x(x=1,1.5,2)材料的结构稳定性,力学性质和电学性质。结果表明,空间群分别为P4_2/mmc、P4_2/mcm、I4/mmm的γ-TiH、δ-TiH_(1.5)、ε-TiH_2在零温零压下具有较好的力学和动力学稳定性。它们的体弹性模量随H元素的增加而逐渐增大,即抗压能力越来越强。其中,δ-TiH_(1.5)拥有最大的剪切模量和杨氏模量。由态密度和分波态密度可知,这叁种晶体在零压下都呈现金属特性,总态密度主要源自Ti的3d轨道电子贡献。在费米能级以下的深能级区域,Ti的s、p、d轨道与H的s轨道存在较强的杂化特征。此外,本文还系统研究了同一种组分下,加压对材料结构稳定性、力学性质以及电学性质的影响。计算结果表明,压力作用下,γ-TiH和ε-TiH_2发生了结构相变,相应的相变压强分别为7.5 GPa和67 GPa。在加压过程中,它们的力学弹性常数也均随着压强的增大而增大。另外,TiH和TiH_2的各向异性均在压力作用下表现出不同幅度的变化,逐渐趋于各向同性。态密度计算结果表明,随着压强的增大,TiH_2的低能级区域出现能隙。当压强增加到60 GPa时,δ-TiH_(1.5)不再满足力学稳定性,其体弹性模量和韧性随压强的增大而增强,各向异性也随着压强的增大而更加显着,但剪切模量和杨氏模量则随压强的增大而减小。(本文来源于《内蒙古大学》期刊2019-04-13）
李鑫[4]（2018）在《高压下典型副族金属氢化物与硼氢化钙的结构及性质研究》一文中研究指出氢具有最简单的电子结构,理论工作预测在足够高的压力下固态氢可以转变为金属相,金属氢可能有着极高的能量密度和超导转变温度,因而金属氢的研究倍受瞩目。大量的实验证明了在300 GPa时固体氢仍然没有发生金属化,而最近实验报道在495 GPa观测到了金属氢的存在,但这一结果还有待进一步验证。如此高的压力在实验中是一个极大的挑战,降低固体氢的金属化压力点也成为了研究课题。N.W.Ashcroft在2004年首次提出化学预压的概念,即在富氢化合物中的非氢原子在晶格中对氢原子存在着挤压效果,因而可以有效地降低固体氢金属化压力点。因而本工作针对副族金属氢化物进行了高压下的合成及性质研究。此外,氢能源作为清结能源,也有其自身储存问题的限制,因而我们对富氢材料硼氢化钙进行了高压下的性质研究。本文对副族金属氢化物Ce-H,Y-H,Ru-H叁体系进行了高压合成及性质研究,结合了原位高压同步辐射X射线衍射技术与第一性原理计算,在Ce-H体系中成功合成出了一系列铈氢化物;在Y-H体系中合成出了YH3;在Ru-H体系中成功合成出了Ru H,这一系列氢化物的合成及性质研究,为在氢化物中寻找金属氢以及高温超导体提供了重要的实验依据。另外选取了典型的富氢材料硼氢化钙,结合原位高压同步辐射X射线衍射与拉曼光谱技术,对其高压下的结构和性质进行了研究,具体获得了如下的创新成果:1.我们通过铈和氢气在压力的作用下直接化合,成功地合成了一系列铈氢化物。Ce H3-Fm-3m,Ce H3-Pm-3n,Ce H4-I4/mmm,Ce H9-x与Ce H9-P63/mmc是在不加热压缩路径中压力为3 GPa,33 GPa,62 GPa,80 GPa,103 GPa时依次成功合成,铈氢化物的化学配比将随着压力的增加而增加。β-UH3-Ce H3-Pm-3n是在激光加热路径中在33 GPa激光加热至1500 K成功合成。其中Ce H9-P63/mmc有奇特的H29笼状结构。Ce H9的最近邻氢原子距离是所有合成氢化物当中与理论计算金属氢的最近邻氢原子距离最为接近的氢化物。Ce H9的电子局域函数表明了Ce-H之间的离子键及H-H之间的弱共价键。Ce H9的电子能带结果确定了其金属性,态密度的计算确定了氢在费米面处显着的贡献。我们的实验为铈氢化物的合成提供了一条简便的路径,在Ce H9中,由非氢元素原子稳了类原子氢的亚晶格,为我们提供了一种低压路径合成金属氢。2.在35.2 GPa通过激光加热的方法成功合成了面心立方结构的YH3,并且该相稳定至70.3 GPa。初步探索了YH3高压下的合成条件及相稳定性,为之后合成具有高的超导转变温度的高配比钇氢化物做基础。3.通过单质Ru与H2在23.5 GPa时合成了理论预测的Ru H,激光加热也使得反应更为充分。在30 GPa和2000K的条件下并未合成出理论预测出的Ru H6结构,Ru H6的合成可能需要更为苛刻的实验条件。4.通过拉曼光谱和同步辐射XRD实验研究了Ca(BH4)2在高压下的物理行为,给出了高压新相的结构。XRD图谱和拉曼光谱均证实了α相的压致结构相变。高压新相与理论预测的C2/c结构一致。在XRD实验中,我们发现了较大的相变区间2.36 GPa至7.97 GPa,以及3.84%的体积塌缩。我们在拉曼光谱中3.59GPa时也同样发现了该相变。此外,另一个始初相γ相稳定至13.8 GPa,并且在13.8 GPa以上时出现非晶化。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-12-01）
马艳斌[5]（2018）在《高压下新型金属氢化物结构和超导性质的第一性原理研究》一文中研究指出由于较轻的原子质量和较高的德拜温度,致密的固态氢一直被认为可能具有较高的超导转变温度,但是如何获得固态的金属氢是实现其高温超导电性的重要前提。众所周知,氢在常压下以气态形式存在并且是绝缘体,因此它不可能呈现出超导电性。在压力的作用下,自然界中的气体通常会经历由气态—液态—固态的转变,这主要是由于在加压的过程中,物质内部原子之间的距离缩短所致。更重要的是,在足够高的压力下,物质中的带隙通常会变窄,能带发生交迭,这会使得原本处于非金属态的物质向金属态转变。因此,加压是获得固态金属氢的重要手段。早在1935年,Huntington和Wigner就已经在理论上预言一旦压力高于25GPa,绝缘的分子氢将会转变为金属氢。随后在1968年,Ascroft提出一旦固态氢实现金属化,那么费米能级处较高的电子态密度将会有利于其成为一个室温超导体。然而,在实验上压力高达388 GPa,氢的金属化仍然没有被观测到。尽管目前有实验宣称在压力达到495 GPa时发现了固态的金属氢,但是需要更多的实验和相关的证据去证明这个结论。2004年,Ascroft指出在第四主族的富氢化合物MH_4(M=C,Si,Ge,Sn,Pb)中,由于H受到重元素M的“化学预压缩”,可能导致它们比纯的固态氢在更低的压力下实现金属化,并且这些金属化了的MH_4可能是潜在的高温超导体。本文采用晶体结构预测技术,即粒子群优化算法和遗传演化算法,结合以密度泛函理论为基础的第一性原理计算手段对高压下新型金属氢化物进行系统的研究。研究内容主要包括高压下晶体结构、键合形式、氢的存在形式、金属化、电子结构、振动性质以及电声子耦合等等,获得一些创新性研究成果:1)高压下Bi-H化合物的晶体结构及其超导电性。基于遗传演化算法和粒子群优化算法,我们系统地搜索了BiH_n(n=1~6)化合物的高压晶体结构。除BiH_3外,随着压力的增加,其它的铋氢化物是稳定的。在铋晶格中存在着叁种不同形式的氢,并且它们主要表现为离子特性。等量的掺杂产生了含有氢原子的BiH,过量的杂质导致奇异的H_2单位出现。特别是BiH_5呈现一个有趣的层状结构,在这个层状结构中穿插由H_2和线性H_3单元组成的一维氢链。高压下预测Bi H、BiH_2、BiH_4、BiH_5和BiH_6的超导转变温度分别达到29、60、83、103和102 K,说明所有稳定的氢化物都是潜在的高温超导体。值得注意的是,我们发现Bi-H化合物的超导转变温度T_c随着氢含量的增加而急剧升高。此外,Bi-H诱导的振动模式主要对应强的电-声子耦合,这与高压下H_3S的超导机制有很大的不同。2)高压下A15型氢化物Hf H_3的超导电性。通过使用粒子群优化算法和遗传演化算法,我们预测一个新的A15型氢化物HfH_3。当压力高于150 GPa时,我们发现HfH_3具有最低的平均原子焓,比之前报道的HfH_2在能量上更加稳定。当压力达到300 GPa,我们发现HfH_2分解,但是HfH_3仍然保持稳定。电子结构计算表明,在A15氢化物HfH_3中,费米面能级处的电子态密度主要是由Hf的5d电子贡献,这意味着Hf的d电子主控体系的导电性。进一步分析表明,HfH_3是一个离子型晶体。使用修正后的麦克米兰方程,我们发现HfH_3在150 GPa超导转变温度达到20 K。虽然在费米能级附近总的电子态密度非常的大,但是却并非由H主控,这导致HfH_3对应于一个小的电声耦合参数λ=0.69,意味着费米能级附近一个大的并且由氢主控的电子态密度对于诱导一个强的电声耦合是必不可少的。3)叁元MgSiH_6的高压合成路径及其超导电性。在250 GPa以上,我们预测了一个新的叁元氢化物MgSiH_6,,它是一个离子型的化合物,空间群为Pm-3的立方结构。我们的第一性原理计算表明立方的MgSiH_6在250 GPa是一个潜在的高温超导体,超导转变温度约为63 K。计算表明沿着Γ-X和Γ-M方向,在声子谱中出现一些软的声子模式。进一步的分析表明声子软化主要是由费米面嵌套引起的,并且它对MgSiH_6的超导电性起着至关重要的作用。在这个工作中,我们首次提出一个“叁角形—直线”合成路径方法,建议了MgSiH_6的两个高压合成路径:MgH_2+SiH_4→MgSiH_6和MgSi+3H_2→MgSiH_6,此方法可能也适用于其它叁元化合物,对实验上合成叁元氢化物有重要的帮助和指导意义4)高压下叁元氢化物MgGeH_6的合成路径和超导电性探索。受一些二元富氢化合物中高温超导电性的鼓舞,我们使用第一性原理方法系统地探索了Mg-G e-H体系的高压相图和超导电性。通过一系列的高压合成路径,我们预测出了高氢含量化学配比的Pm-3 MgGeH_6。我们深入地研究了MgGeH_6的叁个不同的高压合成路径,也就是Mg+Ge+3H_2→MgGeH_6、MgGe+3H_2→MgGeH_6和MgH_2+Ge H_4→MgGeH_6。在200 GPa,通过直接压缩元素单质Mg+Ge+3H_2,我们获得叁元的MgGeH_6。通过将MgGe合金掺入氢中,我们发现MgGeH_6可以形成并且在200 GPa变得稳定。更有意思的是,通过挤压MgH_2和GeH_4到250 GPa,我们也预测到了相同的MgGe H_6。电子结构计算表明立方的MgGeH_6具有良好的金属性并且呈现离子型特点。电声耦合计算表明MgGeH_6在200 GPa电声耦合参数λ=1.16,其超导转变温度大约为67 K。5)高压下叁元氢化物MAlH_6(M=Li和Mg)中氢主控的超导电性。通过一个可行的合成路径,即MAl+nH→MAlH_n(n=1~7)(M=Li和Mg),我们结合晶体结构预测方法和第一性原理计算在150~300 GPa压力区间研究了叁元M-Al-H体系中稳定的化学配比、晶体结构及其性质。我们发现叁元的富氢化合物LiAlH_6和MgAlH_6在200 GPa以上稳定存在,并且呈现相似的四方结构。电子结构计算表明两个稳定的氢化物呈现离子型特点。最显着的特点是氢绝对主控费米面能级处的电子态密度。特别的是,我们的研究表明氢主控的电子和所有的声子模式发生强烈的耦合,这导致LiAlH_6和MgAlH_6在200 GPa时电声耦合强度分别达到λ=1.87和0.85,并且超导转变温度高达T_c=160和77 K。我们发现提高费米能级处氢的电子态密度是获得高温超导体的重要途径之一,为在其它叁元氢化物中设计或探索一些高温超导体提供重要的指导。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
冯晓蕾[6]（2018）在《高压下几种典型氢化物、碳化物与硫化物的结构设计与性质预测》一文中研究指出基于量子力学的电子结构计算,在寻找具有非常规结构和功能材料设计方面的能力越来越强,从而在材料科学以及相关学科中发挥着越来越大的作用。计算材料设计的一个重要理念是化合物的性能是由固体内部原子的排列方式或者说晶体结构决定的。材料在高压下往往表现出奇异的物理和化学行为。异常的、新颖的化合物也可以通过加压的方法使其稳定。在这项工作中,我们通过第一性原理材料计算和结构预测方法,探讨了压力在控制和修饰材料性能和结构方面的作用。具体地讲,通过几个典型氢化物、碳化物和硫化物的例子,阐述了外部驱动因素(压力)和内部结果(这些典型材料的与晶体结构密切相关的性质)之间的关系,获得如下创新性结果:以Mg H6的结构与性能的关系为例,探索了在简单化合物中压力对超导性能的影响。利用第一原理电子结构计算,设计了一个具有方钠石结构的Mg H6相,并发现在263 GPa以上不会再分解成Mg H2和固体H2,因此可以稳定存在。电子-声子耦合计算和基于BCS理论的分析表明,该新相具有高达260 K的超导临界温度。这对于室温超导体的设计提供了新思路。对钼的多氢化物Mo Hn(n=1、2和3)在压力下进行了第一原理计算。结果表明,除了先前实验上观察到的Mo H的ε相外,还预测到了几个新颖的可以在高压下稳定存在的Mo H2和Mo H3的结构。常压下的Mo H2和Mo H3,都会分解为Mo H和H2,因此不能稳定存在。但是在9 GPa时,一个具有六角结构的Mo H2相可以稳定地存在,此相在24 GPa时相变到正交结构,并在高达100GPa时都可以保持稳定。Mo H3在所考虑的压力范围内不稳定,会分解为Mo H和H2。电子结构的计算表明,这些稳定的钼氢化物都具有金属特性。通过对钇的二碳化物(YC2)的结构预测,我们预言了YC2的四个高压相,并确定了其高压相变序列。通过准简谐近似的方法得到了YC2的高温高压相图,与实验结果吻合很好;指出温度效应只是改变相变压力的大小,并不影响相变序列。我们提出了在YC2中的碳原子,由碳对形式,经由C4单元、碳链、碳带,最终聚合为石墨烯碳层的结构演化行为。该压致碳聚合行为在低压下是由化学因素主导,在高压下则是由物理因素主导。电子—声子耦合的计算表明,YC2高压相具有超导特性。我们用同样的方法还研究了铍的硫族化合物(Be S、Be Se和Be Te)。高压下的结构搜索给出了几个原子位置被调制的晶体结构,这是在简单的AB型化合物中首次出现的。一个具有六角密堆结构的P63/mmc相在高压下相变到一个正交的Cmca结构,同时伴随着原子位置调制的出现。我们的计算结果揭示了硫族化合物的调制相与硫族元素的调制相之间的关系。最后,我们设计了两个具有极低密度的超硬材料:闭合型碳硼烷Li BC11和Li2B2C10。电子结构的计算表明,这些相是稳定的半导体。两个结构都是基于C12笼结构,用金属元素(锂)来填充笼型结构的中心,通过硼原子掺杂来补偿由于锂填充造成的电荷失衡得到的。这为新型的超硬轻元素化合物的设计提供了一个思路。本文上述五个研究实例,包括通过粒子群算法进行结构预测,或者是通过化学相似物进行结构设计,体现了结构设计与性质预测的优势和潜力,同时展现了高压下材料的多样性。这些都让我们对于未来的新材料的发现充满了期待。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
宋俊杰[7]（2018）在《Sigma-类共振成键模型的发展及在稀有气体氢化物高能性质方面的应用》一文中研究指出在分子中,Sigma-类轨道之间发生的超共轭作用,能够引起Sigma-类共振成键。发展Sigma-类共振成键模型,对丰富化学键理论及理解稀有气体化学具有重要意义。我们通过自然键轨道(Nature Bond Orbital简称NBO)和自然共振理论(Nature Resonance Theory简称NRT)研究发现,含二配位Cu/Ag/Au键的配合物B???MX(B=NH_3,PH_3,H_2O,H_2S;M=Cu,Ag,Au;X=F,Cl,Br,I),可以被描述为两种ω-键共振结构B:M-X和(B-M)~+:X~-的杂化体,属于叁中心四电子(3c/4e)Sigma-类共振成键。另外,由于这两种ω-键共振结构的权重之和约为一,使得该体系存在明显的键级守恒关系,即路易斯碱B与金属M之间的键级和金属M与卤素X之间的键级加和约为1(即b_(B-M)+b_(M-X)≈1)。运用这个成键模型,能够很好地解释实验上发现的B???MX体系的配体效应。例如,在实验上发现,C_(3v)构型的H_3N···MX、H_3P···MX和C_S构型的H_2O···MX、H_2S···MX配合物中,随着卤族原子X序数的增加,路易斯碱B与金属M之间的键长R_(B-M)也会增加。我们的研究结果表明,B???MX体系的配体效应可以用键级守恒关系来解释。由于满足b_(B-M)+b_(M-X)≈1的关系,而且随卤素X原子序数的增加,M-X键的NRT键级b_(M-X)也会增加,因而B-M键的NRT键级b_(B-M)只能减小、键长R_(B-M)增加、键解离能?E_(B-M)减小(配体效应)。总之,本文的研究进一步发展和完善了3c/4e Sigma-类共振成键模型,有助于人们对含Cu/Ag/Au键配合物的特殊物理化学性质的理解,能够推动它们在医药、催化等领域的应用。另外,我们小组最近的研究发现,B???MX体系中3c/4e的Sigma-类共振成键模型,也适用于含稀有气体-贵金属的分子NgMX(Ng=Ar,Kr,Xe)。由于稀有气体原子参与成键的独特性,NgMX分子的合成与表征引起了大量的关注。而稀有气体氢化物分子HNg X的观测与表征,则使得稀有气体化学翻开了一页重要的新篇章。并且这类被发现为高度亚稳态分子HNgX,由于其强放热的两体解离通道HNgX→HX+Ng,使得它们可以作为潜在的高能材料。本文运用NBO/NRT方法,对稀有气体氢化物分子HNgY和稀有气体卤化物分子XNgY(Ng=He,Ar,Kr,Xe,Rn;Y=CN,NC,CO~+,CS~+,OSi~+)进行了成键分析。正如预料,HNgY/XNgY体系与NgMX体系相似,也满足3c/4e Sigma-类共振成键,并且除了两种ω-键共振结构H~-/X~-:~+Ng-Y和(H/X-Ng)~+:Y~-之外,还必须考虑新型的共振长键结构H/X~?Y。值得一提的是,稀有气体氢化物分子HNgY的共振长键结构,为理解和调控其两体解离通道HNgY→HY+Ng的强放热?E_2提供了可能。在本文的研究中发现,HNgY体系中长键的键级b_(H-Y)与其两体解离放热?E_2之间存在较强的相关,并且共振长键会随稀有气体Ng原子序数的增加而变弱、随着片段Y电负性的增强而增强。因此,我们可以通过改变稀有气体原子Ng和电负性的片段Y,来调控稀有气体氢化物分子HNgY的共振长键,进而可以调控其两体解离通道的放热?E_2,为将其设计为新型高能材料提供理论指导。最后,我们还将研究体系拓展至稀有气体卤化物分子XNgY,通过改变卤素原子X、稀有气体原子Ng或电负性片段Y,来调控XNgY分子的共振成键及稳定性。我们相信,本研究能够推动人们对稀有气体氢化物和稀有气体卤化物分子的成键认识,尤其对于理解和调控稀有气体氢化物的高能性质,能够为设计新型的高能材料发挥指导作用。(本文来源于《山东师范大学》期刊2018-04-15）
李晓燕,孙宏建[8]（2017）在《铁钴镍金属氢化物的合成及性质研究》一文中研究指出近年来随着实验技术的迚步和人们对绿色化学的期待,过渡金属氢配合物的性质及其在催化反应中的应用越来越叐到人们的广泛关注[1,2]。具有良好的催化活性的各种过渡金属氢配合物中,有单氢、双氢和多氢配合物。催化过程包括多种还原氢化戒者氧化脱氢。如叁键CoN和CoC的还原,双键C=O、C=N、C=C等的还原。同时,还不C1化学中H2的制备(H_2O的分解)和存储(如HCOOH的分解)等密切相关。因此,开展过渡金属氢配合物的制备,表征及催化作用研究丌仅对合成化学有重要意义,而且对绿色化学和可持续性収展有徆好的推动作用。到目前为止,已知的以Fe、Co和Ni为金属中心原子的氢配合物还徆少,研究其催化应用的报道就更少。近年来,我们以叁甲膦支持的富电性铁、钴和镍的配合物实现了系列配体中C-H键的活化,合成了多种金属氢化物,幵系统研究了这些金属氢化物的性质和催化活性[3-4]。研究结果对于解释催化反应的机理,设计性能优良的催化剂具有指导意义。最近,我们通过Si-H和N-H键活化合成了一系列稳定的钳式配体支持的铁钴镍氢化物,测定了部分配合物的结构。研究了这些配合物在Kumada,硅氢化和氢化脱卤等反应中的催化作用。同时,讨论了相关反应的机理。(本文来源于《中国化学会第八届全国配位化学会议论文集—邀请报告》期刊2017-07-19）
郭明刚,王繁[9]（2017）在《用CC和DFT方法研究超重元素氢化物和卤化物性质》一文中研究指出由于超重元素寿命短、辐射强和实验成本高,其性质主要通过理论计算来预测。又因其相对论效应[1,2]非常显着,尤其是旋轨耦合效应,在实际计算中必须要考虑。本文将探究超重元素化合物的键长和解离能的趋势,并对比不同方法的计算精度。因此,我们采用RECPs[3],分别用CCSD和CCSD(T)以及采用了多种交换相关泛函的DFT方法计算了超重元素闭壳层氢化物和卤化物(111X,112X+,113X,114X+,117X,118X+;X=H,F,Cl,Br,I)分子的键长、力常数和解离能,并对其SOC效应做了系统研究。其中,我们把在post-SCF部分考虑SOC的CC方法称为SOC-CC方法,而把在SCF部分考虑SOC的Kramers restricted CC方法称为KR-CC方法。在标量和含SOC相对论DFT计算中,PBE0和B97-3泛函得到的键长和解离能及其SOC效应与CCSD(T)的结果吻合很好。对于SOC-CC方法,SOC-CCSD的键长和解离能结果与KR-CCSD吻合很好,其平均绝对误差(MUE)分别为0.004和0.027eV。SOC-CCSD(T)的解离能与KR-CCSD(T)相比平均绝对误差为0.039eV。KR-CCSD的键长和解离能与KR-CCSD(T)结果的平均绝对偏差分别为0.008和0.071eV,这说明CCSD(T)的叁重激发修正是比较显着的。对于超重元素化合物的计算,SOC-CC方法能以相对较小的计算量得到高精度的键长和解离能,而DFT中的PBE0和B97-3泛函也能提供较高精度的结果,能用于研究较大体系。(本文来源于《第十叁届全国量子化学会议论文集——第一分会：电子结构理论与计算方法》期刊2017-06-08）
安辛友[10]（2017）在《碱金属/碱土金属氢化物高压力学、电子与光学性质的第一性原理研究》一文中研究指出新能源材料和光学材料如果遇到外部极端环境的影响(如:高温、高压、强激光辐照等),会发生微观结构形变和相变。微观结构的改变会影响材料宏观性能的表现,如抗损伤性能、光电性能、电磁性能、安全性能等,而这些性能与人们生产和生活密切相关。材料微观结构的改变往往不利于人们对这些性能的理解和驾驭,也会影响科研研究和实际应用。为此,从理论上系统地研究作为新能源材料和光学材料的碱金属/碱土金属氢化物基态或高压情况时的微观结构形变、电子能带结构、晶体内部电荷分布和光学性质的激发机理是必要的,对这些材料的实验研究和开发应用具有重要的指导意义。本文基于密度泛函理论计算和研究得到如下几点重要结论:利用等焓原理研究了LiH、NaH、KH、RbH和CsH的高压相变行为。B1向B2相发生相变时的相变压分别为336.2、30.5、4.1、3.1和2.3GPa,相变压随原子序数增大而降低。静水应力-应变关系计算结果显示:基态时,B2相LiH、NaH、KH、RbH和CsH结构均不稳定;高压情况时,拉伸或压缩弹性常数C11、剪切弹性常数c'和体积弹性模量B是引起立方碱金属氢化物发生高压相变的主要因素。压力存在时,B1和B2相LiH、NaH、KH、RbH和CsH均有向塑性转变的趋势。HSE杂化泛函能带计算结果说明:B1相碱金属氢化物均为直接带隙材料,带隙随原子序数增大先增大后减小;B2相碱金属氢化物均为间接带隙材料,带隙随原子序数增大而增大。B1和B2相LiH带隙均随着压力增大而减小,存在着由半导体向导体转变的趋势,且它们的价带和导带均为非局域的;B1和B2相NaH、KH、RbH和CsH价带具有很强的局域性,但导带均为非局域的。压力对立方碱金属氢化物的能带分布也存在一定的影响。Mulliken电荷布居分析显示:基态和相变时,电荷主要布居在碱金属和H原子的周围,主要来自碱金属原子p态和H原子1s态电子,电荷由碱金属原子向H原子转移,压力的存在一定程度上影响了碱金属氢化物晶体内部的电荷分布。复介电函数和Kramer-Kronig关系计算结果显示:B1和B2相LiH、NaH、KH、RbH和CsH均适合作光学介电材料且当介电实部小于零时呈现出金属行为;线性光学吸收区都比较宽泛且均位于紫外光区内,适合作紫外光学吸收材料;消光系数类似于介电虚部,可以用介电虚部光电子跃迁机理来合理解释消光系数;除B2相RbH外,LiH、NaH、KH、RbH和CsH的反射率和能量损失谱均比较宽泛,光子通过它们时反射和能量损失较大,不适合作光学透过材料。压力的存在一定程度上影响了它们的线性光学性质,对应曲线发生了不同程度的红移或蓝移。声子谱计算结果显示:β-BeH2、β 及y-MgH2、P63/MMC-CaH2(SrH2,BaH2)和P6/MMM-SrH2基态时力学结构不稳定。GGA和HSE能带计算结果显示:HSE泛函方法计算的碱土金属氢化物带隙大于GGA计算结果。α及β-BeH2、β及γ-MgH2为直接带隙材料;γ、δ及ε-BeH2、α、δ及ε-MgH2 和PNM4 及P63/MMC-CaH2(SrH2,BaH2)为间接带隙材料;P6/MMM-CaH2(SrH2)为导体。碱土金属氢化物电子能带的共同特点:(1)除BeH2外,MgH2、CaH2、SrH2和BaH2价带具有很强的局域性;(2)导带均为非局域的;(3)P6/MMM-CaH2(SrH2)价带和导带发生交错,呈现金属行为。Mulliken电荷布居分析显示:碱土金属氢化物电荷主要集居在碱土金属原子和H原子周围,主要来自碱土金属原子s、p和H 1s态电子,电荷由碱土金属原子向H原子转移。BeH2、MgH2、CaH2、SrH2和BaH2均为共价键为主,离子键为辅的混合键型化合物。碱土金属氢化物介电峰主要起源于:价带H 1s和碱土金属原子p态向导带碱土金属原子s、p、d态电子跃迁贡献,或碱金土属原子自身带间跃迁形成,当介电实部ε1(ω)小于零时,均呈现金属行为;线性光学主要吸收区都比较宽泛且均位于紫外光区内,均为良好的紫外光学吸收材料;消光系数类似于介电虚部,可以用介电虚部光电子跃迁机理来合理解释消光系数;最大能量损失峰均位于紫外光区之内,β、γ及δ-BeH2,α-MgH2能量损失谱比较宽泛,不适合作为光学透过材料,P63/MMC和P6/MMM-CaH2(SrH2,BaH2)能量损失谱比较尖锐,适合作光学透过材料,也适合作高频情况下的减反材料。与GGA计算结果相比,利用HSE计算的BeH2、MgH2、CaH2、SrH2和BaH2介电函数、线性光学吸收系数、折射率、消光系数、反射率和能量损失谱曲线均向高能方向发生了蓝移,且强度也有相对变化。(本文来源于《南京理工大学》期刊2017-04-25）
氢化物性质论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
重金属氢化物分子的光谱性质和跃迁特性在物理化学反应和分子之间的相互作用中起着十分重要的作用。因此,对重金属氢化物分子的电子态结构以及光谱性质的充分了解显得尤为重要,这也是吸引越来越多的研究人员对其基态和激发态的理论与实验进行研究的主要原因之一。本文使用的是内收缩的多参考组态相互作用(icMRCI)的方法对重金属氢化物(HgH,AgH)分子的基态和激发态的光谱性质和跃迁特性进行理论上的研究,根据HgH分子基态势阱较浅的特点,我们使用CCSD(T)的方法对其基态的光谱性质进行了计算,并将自旋-轨道耦合作用考虑在内。具体的研究内容可简单表示成以下几点:(1)使用icMRCI方法对重金属氢化物分子进行计算,得到了HgH分子的五条解离极限(Hg(~1S_g)+H(~2S_g),Hg(~3P_u)+H(~2S_g),Hg(~1P_u)+H(~2S_g),Hg(~3S_g)+H(~2S_g)and Hg(~1S_g)+H(~2S_g))对应的10个Λ-S电子态和AgH分子的叁条解离极限(Ag(~2S_g)+H(~2S_g),Ag(~2P_u)+H(~2S_g)and Ag(~2D_g)+H(~2S_g))对应的12个Λ-S电子态。通过数值求解薛定谔方程得到了束缚态的光谱常数,并使用Level程序将其拟合。本文的结果与早前的实验和理论数据都符合的很好,这说明我们的结果具有一定的可靠性。对电子组态进行分析的结果表明:重金属氢化物分子具有明显的多参考组态的特性。(2)考虑自旋-轨道耦合效应(Spin-Orbit Coupling effect,SOC effect)之后,可以通过对电子态的自旋-轨道耦合矩阵元的分析研究重金属氢化物分子电子态之间的相互作用,并且研究了HgH分子的预解离机理。研究发现对于重金属氢化物分子来说,自旋-轨道耦合作用对其势能曲线和光谱性质的影响很大,是十分重要且不容忽略的问题。自旋-轨道耦合作用使HgH分子Λ-S态的五条解离极限劈裂为七条,使AgH分子的叁条解离极限劈裂为五条。本文还通过对HgH分子的Ω态波函Λ-S态的成分进行了分析,发现A~2Π态和B~2Σ~+态在考虑自旋-轨道耦合作用之后发生了避免交叉是由于在这个位置附近,二者的成分发生了互换。这也是在考虑SOC作用之后,光谱性质发生很大变化的原因之一。(3)本文给出了HgH分子的跃迁性质,并给出了几个低激发态到基态的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子,并计算出了与之对应的跃迁辐射寿命。其中的Franck-Condon因子和辐射寿命与已有的实验结果和理论结果符合的很好。(4)我们计算得到的AgH分子的(2)0~+-X0~+这两个电子态的跃迁存在以下叁个性质:两个电子态之间的中间态对二者跃迁的影响很小,可忽略不计;二者的跃迁具有高度对角化的Franck-Condon因子;二者跃迁的辐射寿命很小。这些性质都是分子冷却的重要条件,本文通过对这些性质进行分析,提出了AgH分子冷却的光学泵浦方案。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
氢化物性质论文参考文献
[1].刘明坤.高压下典型主族氢化物与硼化物的结构和性质研究[D].吉林大学.2019
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[3].刘琪.高压下钛氢化物的结构稳定性、力学性质和电子结构的第一性原理研究[D].内蒙古大学.2019
[4].李鑫.高压下典型副族金属氢化物与硼氢化钙的结构及性质研究[D].吉林大学.2018
[5].马艳斌.高压下新型金属氢化物结构和超导性质的第一性原理研究[D].吉林大学.2018
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