NpFn分子和NpO2L(L=CO32-、SO42-、NO32-)分子的结构和特性的理论研究

摘要

随着全球的现代化进程逐步加快,核能的重要性越来越突出。但是,我国核能的可持续发展还有几个重要的问题需要解决:核燃料的供应问题、具有长寿命的放射性产物的处理问题以及反应堆能否安全有效运行等。其中,对放射性产物的处理显得尤为重要。核废物对环境和人体的危害性主要由237Np,241Am,243Am,243Cm,244Cm及245Cm等锕系元素的放射性和毒性决定。因此,需要对这些锕系元素及其化合物的结构和性质进行深入的研究。本文在杂化密度泛函(B3LYP)方法下,利用不同的芯电子RECP,研究了NpFn(n=3,4,5,6)分子以及NpO22+离子、NpO2CO3、NpO2SO4和NpO2SO4分子的结构。具体工作如下:
　　1、获得了NpFn(n=3,4,5,6)分子的结构参数,将得到的计算结果跟已有理论值以及实验值做了比较,最后对优化后的结构做了NBO分析。同时,分析了不同芯电子RECP对分子结构的影响,发现随着芯电子减少,Np原子跟F原子受到的屏蔽效应增强,原子的有效电荷增加,引起分子Np-F键长变短.最后,比较NpFn系列分子的态密度发现:随着F原子数的减少,Np原子的6s、6p和5f电子受到的束缚减弱,轨道能升高,导致成键效果依次越弱,分子的键长逐渐变长。
　　2、得到了NpO22+离子、NpO2CO3、NpO2SO4和NpO2SO4分子的结构参数和振动频率。比较发现,随着镎酰离子结合不同的配合物,镎酰离子的Np=O键长增长,O=Np=O键角减小。与气相中相比,在水溶液中镎酰离子的Np=O键长增长的更多,O=Np=O键角反而减小的少。NBO分析发现,受溶液环境的影响,在溶液里分子中Np原子价电子的束缚能减小,Np原子价电子分态密度均向右移动。

目录

封面

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪 论

1.1 研究意义

1.2 锕系元素的性质

1.3 镎（Np）元素概述

1.4 锕系元素镎的化合物

1.5 已开展的工作

参考文献

第二章 计算方法

2.1 薛定谔方程

2.2 分子体系的哈密顿量

2.3 Born-Oppenheimer近似[1-2]

2.4 独立电子近似与分子轨道[3-7]

2.5 Hartree-Fock方程

2.6 密度泛函理论

2.7 溶剂化效应

参考文献

第三章 有效芯势方法

3.1 原子赝势与波函数[3,4]

3.2 形状一致赝势[3,4]

3.3 能量一致赝势[8]

3.4 分子的有效芯势计算[3,4,8]

第四章 NpFn分子的结构和特性的理论研究

4.1 引言

4.2 NpFn的分子结构

参考文献

第五章 NpO22+离子和NpO2L(L=CO32-、SO42-、NO32-)分子结构特性的理论研究

5.1引言

5.2计算方法

5.3 NpO22+离子的结构

5.4 NpO2L(L=CO32-、SO42-、NO32-)分子的结构

5.5 结论

参考文献

第六章 总结与展望

附录：攻读硕士学位期间发表的科研成果目录

致谢