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(SiO2)nO2H4的红外振动光谱的理论研究--第1页
第２７卷，第９期光谱学与光谱分析Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．９，ｐｐ１７１５—１７１８
２００７年９月ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＳｅｐｔｅｍｂｅｒ，２００７
（ＳｉＯ２）ｏ２Ｈ４的红外振动光谱的理论研究
曹娟，徐灿弘，朱莉芳，王喜民。
１．兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，甘肃兰州７３００００
２．兰州大学物理科学与技术学院，甘肃兰州７３００００
３．靖远煤业公司第四中学，甘肃白银７３０９１３
摘要运用密度泛函理论，在６－３１Ｇ（ｄ）基组水平上，计算了纳米尺度的（ＳｉＯ２）ＯｚＨ链状、环状、笼状三
种不同构型的红外振动光谱。对准一维的链状和环状结构，红外振动较强峰的频率随着长度的增加单调变
化，显示了较强的尺寸依赖性；沿纳米线（环）轴向和垂直于轴向的振动模式，频率对尺寸的依赖关系相反，
揭示了纳米材料的振动性质的各向异性。笼状结构由于构型的复杂性而使得其不具备准一维的特性，同时
结构的对称性降低，红外振动模式数目增加。三种构型中二元环和硅羟基的振动以及笼状构型中硅氧四面
体骨架的振动与实验上所观测到的振动峰相吻合。红外光谱方面的理论计算结果对实验合成的ｓ（）２纳米材
料的表征具有指导意义。
关键词ｓｉ）（２纳米材料；红外光谱；密度泛函
中图分类号：Ｏ６４１文献标识码：Ａ文章编号：１０００—０５９３（２００７）０９—１７１５—０４
３ＭＲ等。对退火后的Ｓｉ）（２薄膜红外振动光谱的研究。发现
引言Ｓ环的振动峰值位于８８８和９０８ｃｍ。
硅氧化物材料在许多现代技术领域中起着非常重要的作１几何结构和计算方法
用，对硅氧化物的结构、成键、表面和缺陷的认识有助于其
在光通讯、薄膜技术、催化、多孔材料、环境科学以及生物对（ＳｉＯ２）０２Ｈ链状、环状、笼状三种构型７／＝２～２２（
科学等广泛领域内的应用。在飞行时间质谱中发现了二氧化取偶数）的几何结构、平均结合能、能隙以及能量的二阶差
硅负离子幻数团簇，并从理论上对其结构做了初步研究ｌ】］。分已经做过相关的计算和分析ｌｇ］，对于各种构型的几何结构
因为由于二氧化硅具有较强的亲水性，实验上制备的ＳｉＯｚ就不在这里做详细说明。本文侧重于三种类型的构型的红外
纳米材料表面常伴随着水分子和羟基的存在，使得材料的物光谱研究。图１是以硅原子数等于８的构型为例显示三种结
理化学性质发生改变。水合团簇和溶质分子是理解氢键、质构的特征。
子和氢原子的运动以及分子结构和动力学性质问相互影响的
理想模型。实验和理论上都研究过Ｓｉ０２与水的反应的报喀■重篙疆］，
道＿２］。因此对（ＳｉＯ２）０２Ｈ系列硅氧团簇的研究具有重要
，
的理论价值和实践意义。链状（Ｃｈａｉｎ）环状（Ｒｉｎｇ）笼状（Ｃａｇｅ）
红外光谱是研究化合物分子结构的有力工具之一，它被Ｆ
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