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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着工业的发展与日益严重的污染物排放，越来越多的挥发性有机化合物(vocs)被产出并排放到大气层中。这些挥发性有机化合物不但会直接吸收太阳光辐射进而解离产生影响大气环境稳定的有害基团，还将进行光氧化反应，产生光化学烟雾，危害人体的健康。

乙苯作为最常见的苯系物之一，广泛存在于日常生活使用的各种产品中，乙苯造成的污染影响也越发突显出来。近年来越来越多的科研人员投入到芳香烃的光解离研究中，多人已在乙苯的红外吸收解离领域取得丰富的实验结果，并得到理论计算的验证。除了红外，紫外辐射吸收也是能引起乙苯发生结构变化、产生解离碎片的原因之一，然而对乙苯紫外吸收的研究还相对不多。因此，本文将着重于对乙苯的紫外辐射吸收进行相应的理论计算和分析。以此来完善该领域对乙苯紫外特性研究的不足，并为解离过程更深入的研究提供资料参考。

国内外研究现状

自1970年以来，密度泛函理论在固体物理学的计算中得到广泛的应用。特别是二十世纪九十年代，理论中所采用的近似被重新提炼成更好的交换相关作用模型。密度泛函理论得到改进，并产生多种计算方法，使得量子化学计算得到了更为精确的结果。同时，也衍生出了一大批商用的计算软件，guassian软件便是其中之一。gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应的机理，势能曲面和激发能等等。这些计算软件的出现无疑降低了进入该领域的研究门槛，基于这些软件的研究工作也逐渐增多。

与此同时，随着激光技术与质谱分析技术的结合，新的激发手段和探测手段逐渐出现，得到的实验结果也精度更高。关于分子光解离的新理论也被国内外学者先后提出和完善。keldysh等于1965年首先提出了强激光下单电子原子光电离的理论，m.j.dewitt等提出模拟多原子分子势能面的近似势垒，m.v.ammosov等引入了准经典近似处理的方法，王操和孔繁敖提出了多原子分子在强飞秒激光场中的场致解离理论，张仁熙等人在卤代烷类化合物的紫外光解离以及光电离动力学方面也进行了大量的研究工作。

2. 研究的基本内容

本课题主要通过能级理论分析紫外吸收光谱产生的机理，了解电子跃迁规则以及物质的选择性吸收特性。再结合使用Gussian软件的量化计算得到乙苯分子基态基态稳定结构，并在此基础上对利用TDDFT方法对乙苯分子进行多个激发态的计算，最终获得紫外吸收光谱曲线。通过比对实验数据，吸收波长标定，谱线差异分析等步骤进一步提取乙苯紫外光谱的有用信息，给出分子结构参数以及前线轨道。

然后计算并总结相关的紫外区内分子振动模式，推测乙苯在紫外辐射下可能解离产生的碎片。最后整理数据，做成图表，总结研究中得到的结果，完成毕业论文。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

完成本课题需要进行的工作:

1. 补充第一性原理、密度泛函理论方法等相关概念，分子能级理论、电子跃迁选择机制以及物质吸收特性等专业知识。
2. 掌握使用Guassian软件进行量化计算的基本知识和技巧，并学会解读计算结果。
3. 着手进行乙苯分子的基态结构优化，并得到分子基态稳定构型以及相关结构信息。
4. 基于TDDFT方法，通过计算乙苯多个激发态，得到紫外吸收光谱并标注，提取紫外波段的分子振动模式，分析可能产生的断键情况与对应产物。
5. 整理数据，总结计算结果，做出图表辅以说明，完成论文。

4. 参考文献

[1] l.v.keldysh，ionization in the field of strong electromagnetic wave[j]，sovietphysics jetp，1965，20(5):1307-1314

[2] m.j.dewitt， r.j.levis， calculating the keldysh adiabaticity parameter for atomic,diatomic and polyatomic molecules[j]，j. chem. phys，1998，108(18)：7739-7742

[3] m.v.ammosov，n.b.delone，v.p.kratnov，tunnel ionization of complex atoms and atomic ions in an alternating electromagnetic field[j]，soviet physics jetp，1986，64(6)：1191-1194