高氯酸铵光学性质的第一性原理研究
来源:    发布时间: 2018-09-15 10:55   449 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  高氯酸铵(NH4ClO4)作为高能氧化剂而被广泛应用于固体推进剂,分解时可放出大量气体与热量,对推进剂的燃烧过程具有重要的影响,几十年来众多学者利用多种实验与表征方法研究了NH4ClO4的分解性能[1-4],研究表明NH4ClO4的分解
  高氯酸铵(NH4ClO4)作为高能氧化剂而被广泛应用于固体推进剂,分解时可放出大量气体与热量,对推进剂的燃烧过程具有重要的影响,几十年来众多学者利用多种实验与表征方法研究了NH4ClO4的分解性能[1-4],研究表明NH4ClO4的分解是始于质子从NH4+转移到ClO4-,并生成NH3和HClO4的离解过程。由于固体材料的电子结构决定了它的性能,因此研究NH4ClO4电子结构可从理论上为质子转移分解机理提供依据[5],但电子结构不易通过仪器直观表征。
  固体材料的光学性质反映了光子和电子之间相互作用导致占据态和非占据态之间的跃迁,通过测得的反射率、折射率和消光系数得到介电函数,进而可确定材料的电子结构[6]。而将实验得到材料光学性质与计算结果对比,可验证电子结构计算的正确性。NH4ClO4作为一种典型的离子型高能晶体,其光学性质的测试结果已有相关报道[7-9],但对其光学性质与电子结构的关系尚未进行系统的理论研究。
  随着计算化学的发展,越来越多国内外学者采用理论计算对NH4ClO4进行研究。Zhu W等[10]采用LDA/CA-PZ泛函比较了NH4ClO4和NH4N(NO2)2的结构和性能,但仅涉及态密度和吸收谱的研究; Zhu R等[11]首次利用GGA/PW91泛函研究了NH4ClO4受热分解机理; Hunter S等[12]采用GGA/PBE泛函研究了NH4ClO4在0~3.5 GPa下的相变过程; 本课题组亦采用GGA/PBE泛函研究了NH4ClO4的电子结构[5],但上述研究很少涉及NH4ClO4的光学性质。
  第一性原理方法在研究晶体的光学性质方面已有广泛应用[13-14],本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算光学性质,并将计算结果与相关文献实验值进行对比与分析。
  2 理论模型和计算方法
  根据张建国[15]等人的实验研究,NH4ClO4为离子晶体,属正交晶系,空间群为Pna21,a=0.9220 nm,b=0.7458 nm,c=0.5814 nm,V=0.3998 nm3,晶体晶胞结构如图1所示。计算由CASTEP软件完成。运用DFT方法和平面波基组对NH4ClO4晶体进行周期性计算,对DFT生成的赝势进行广域梯度近似(GGA)计算,采用PPE交换相关泛函[5],晶体中各原子的价电子组态为H-1s1,N-2s22p3,O-2s22p4,Cl-3s23p5,其中平面波基组截断能为650 eV,k点由Monkhorst-Pack方法产生,k点网格为3×3×4。http://www.tnhgcp.com/
上一篇:没有了
下一篇:重庆聚合氯化铝工业的发展现状
 
您好,请问有需要帮助的吗?
 
QQ  在线客服