论文总字数：27181字

目 录

论文创新内容 I

摘要 II

Abstract II

一 综述 1

1.1 氟利昂的简单介绍 1

1.2 红外光谱的简单介绍 1

1.3 拉曼光谱的简单介绍 1

1.4 紫外可见吸收光谱的简单介绍 1

二 测量方法 1

2.1 Gaussian的简单介绍 1

2.2 Gaussview的简单介绍 2

2.3计算方法 2

三 几种常用的光谱特性研究 2

3.1 CHCl₂F（F-21）分子的光谱特性研究 2

3.1.1 CHCl₂F（F-21）分子的几何构型 2

3.1.2 CHCl₂F（F-21）分子的红外光谱，拉曼光谱 3

3.1.3CHCl₂F（F-21）分子的紫外可见光谱 5

3.2 CHClF₂（F-22）分子的光谱特性研究 6

3.2.1 CHClF₂（F-22）分子的几何构型 6

3.2.2 CHClF₂（F-22）分子的红外光谱，拉曼光谱 6

3.2.3HClF₂（F-22）分子的紫外可见吸收光谱 8

3.3 FCl₂C－CClF₂（F-113）分子的光谱特性研究 9

3.3.1 FCl₂C－CClF₂（F-113）分子的几何构型 9

3.3.2 FCl₂C－CClF₂（F-113）分子的红外光谱，拉曼光谱 10

3.3.3 FCl₂C－CClF₂（F-113）分子的紫外可见吸收光谱 13

3.4 F₂ClC－CClF₂(F-114)分子的光谱特性研究 13

3.4.1 F₂ClC－CClF₂(F-114)分子的几何构型 13

3.4.2 F₂ClC－CClF₂(F-114)分子的红外光谱，拉曼光谱 14

3.4.2 F₂ClC－CClF₂(F-114)分子的紫外可见吸收光谱 17

3.5 C₂H₄F₂(F-152)分子的光谱特性研究 17

3.5.1 C₂H₄F₂(F-152)分子的几何构型 17

3.5.2 C₂H₄F₂(F-152)分子的红外光谱，拉曼光谱 18

3.5.2 C₂H₄F₂(F-152)分子的紫外可见吸收光谱 20

3.6 C₂ClF₅(F-115)分子的光谱特性研究 21

3.6.1 C₂ClF₅(F-115)分子的几何构型 21

3.6.2 C₂ClF₅(F-115)分子的红外光谱，拉曼光谱 22

3.6.2 C₂ClF₅(F-115)分子的紫外可见吸收光谱 24

3.7 C₂H₃F₃(F-143)分子的光谱特性研究 25

3.7.1 C₂H₃F₃(F-143)分子的几何构型 25

3.7.2 C₂H₃F₃(F-143)分子的红外光谱，拉曼光谱 26

3.7.3 C₂H₃F₃(F-143)分子的紫外可见吸收光谱 28

四 总结 29

参考文献 31

致谢 32

论文创新内容

本课题基于Gaussian软件进行CHCl₂F（F-21）、CHClF₂（F-22）、FCl₂C－CClF₂（F-113）、F₂ClC－CClF₂(F-114)、C₂H₄F₂(F-152)、C₂ClF₅(F-115)、C₂H₃F₃(F-143)这几种常用氟利昂的红外光谱、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱等特征光谱研究，主要内容有：

（1）通过Gaussian软件在3-21G （d,p）基组水平下计算得到这几种常用氟利昂分子的稳定构型以及它们的的红外光谱、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱的光谱特性。

（2）对上述得到的这几种常用氟利昂分子的红外光谱、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱的结光谱特性对比和讨论，简要说明该论文对后续及相关实验的积极意义。

几种常用氟利昂的特征光谱理论研究

王红茹

，China

Abstract:As an air pollutant, freon is the main cause of ozone destruction, and freon also brings the greenhouse effect. Therefore, its research has attracted attention at home and abroad. We by software to calculate the following seven kinds of commonly used freon CHCl₂F (F - 21), CHClF₂ (F - 22), FCl₂C - CClF₂ (F - 113), F₂ClC - CClF₂ (F - 114), C₂H₄F₂ (F - 152), C₂ClF₅ (F - 115), C₂H₃F₃ (F - 143) 。We work out their molecular configuration and their infrared spectrum, Raman spectrum and ultraviolet visible absorption spectral characteristics. This work is of positive significance for the subsequent detection of freon to providing spectral data for related experiments.

Key words: Freon; The ozone layer. Greenhouse effect; Infrared spectrum; Raman spectrum; Uv- visible absorption spectrum.

一 综述

1.1 氟利昂的简单介绍

大气臭氧可以吸收对人体有害的太阳紫外辐射，在保护人类身体健康和地球环境有着很重要的作用。但是氟利昂[^[1]]却是破坏臭氧层[^[2]]的主要元凶，氟利昂由于其特定的性质被广泛用作冷冻设备和空气调节装置的制冷剂[^[3]]，活跃在人们的日常生活中。上世纪80年代后期，氟利昂的生产产量达到了最高峰。氟利昂[^[4]]问题现在已经成为人类必须克服的一个困境。因此在如何解决氟利昂[^[5]]问题这一难题上，国内外的许多专业人士已经投身其中。

1.2 红外光谱的简单介绍

人们对红外光谱[^[6]]的研究已经有很长的历史，许多人把它看作是研究分子结构以及振动光谱的常规手段。当我们把一束具有连续波长的红外光去照射一种物质时，其中的一部分光能会被吸收并且转化为能量分子的振动能量与转动能量。然后我们用单色器对经过该物质吸收和转化之后的光进行色散，再辅以坐标，我们就可以得到红外光谱。

1.3 拉曼光谱的简单介绍

拉曼光谱[^[7]]作为一种散射光谱，是分一种反映光子与光子相互作用后的散射光的频率的光谱。拉曼散射是印度科学家.拉曼首先发现的，当光照射一种物质时，物质中的分子与入射的光子发生非弹性碰撞，光的方向改变并伴有能量交换，这就是拉曼散射。人们通过对入射光频率的散射光光谱进行各方面分析研究后可以得到分子的多方面信息，拉曼散射现在被广泛地应用于研究分子结构。

1.4 紫外可见吸收光谱的简单介绍

紫外吸收光谱是一种由物质价电子的跃迁而产生的分子光谱 。紫外可见吸收光谱应用广泛，不仅可以做定量分析，还可以利用吸收峰的特性进行特定分析，测定一些平衡常数、常量、微量、多组分等。同时它现在还被人们运用于物理，医药，环境监测等领域。

二 测量方法

2.1 Gaussian的简单介绍

Gaussian[^[8]]是一个有着强大功能的综合软件包。Gaussian系列的程序已经广泛的应用于物质的计算以及研究方面。因为Gaussian需要在不同的条件下运行，所以Gaussian的程序衍生出很多版本。Gaussian的功能很强大，它可以计算分子的能量，模拟分子结构、优化分子轨道、测量红外光谱和拉曼光谱以及紫外可见吸收光谱，除此之外它还能测量许多东西。在经过长期的计算思考后，我发现，在密度泛函B3LYP理论下的3-21G (d,p)基组下，我们可以测得较为精确的分子结构、红外光谱以及拉曼光谱以及紫外可见吸收光谱。

2.2 Gaussview的简单介绍

Gaussview是一个和Gaussian功能匹配的软件，它可以模拟Gaussian的输入文件的构型；还可以将Gaussian的计算结果用图片的形式展示出来。

2.3计算方法

运用Gaussview模拟分子的构型，然后在3-21G水平上来对上一步骤后得到的分子构型进行初步优化，然后计算。

几种常用的光谱特性研究

3.1 CHCl₂F（F-21）分子的光谱特性研究

3.1.1 CHCl₂F（F-21）分子的几何构型

我运用Gaussview构造出了CHCl₂F（F-21）分子的分子构型[^[9]]，在测量计算之前我们需要对其优化，所以我们在HF中3-21G基组水平下，对CHCl₂F（F-21）分子的分子构型优化，然后观察其频率计算结果，没有虚频，说明我们所得到的分子构型是基态稳定结构，也就是说我们的理论计算方法可行。我们运用Gaussian[^[10]]在3-21G水平上计算得到了CHCl₂F（F-21）分子的分子构型，键长，键角等数据。这里我们先讨论键长：

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