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HgX?和HgXY（X、Y = Cl、Br和I）吸收截面的从头算量子化学计算：地球大气中受关注的分子

DOI：10.1039/c8cp06160b 期刊：Physical Chemistry Chemical Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-24 07:27:05
摘要： 通过DKH3-MS-CASPT2/SO-RASSI量子化学方法（采用ANO-RCC基组）及基于核采样的半经典计算策略模拟能带形状，在紫外-可见光谱范围（170 nm ≤ λ光子 ≤ 600 nm）内确定了卤化汞HgCl2、HgBr2、HgI2、HgBrCl、HgClI和HgBrI的低激发电子态电子结构特性与吸收截面(σ(E))。计算能带能量与现有HgX2实验数据吻合良好（误差约0.1-0.2 eV），理论σ(E)与实验值同数量级。对于混合HgXY化合物，当前计算数据可解释先前根据甲醇溶液中母体分子HgX2和HgY2光谱估算的吸收带。对激发态电子结构及其在Franck-Condon区域变化的解析，阐明了吸收带单重态-三重态混合机制及汞化合物的重原子效应。此外，结合先前HgBr2电子结构特性的基准研究[参见S. P. Sitkiewicz等,J. Chem. Phys., 2016, 145, 244304]，本工作建立的HgX2和HgXY吸收σ值基准体系，为预测汞循环中多种汞化合物的大气吸收与光解特性提供了方法学与计算规范。
作者： Sebastian P. Sitkiewicz，Alfonso Saiz-Lopez，Daniel Roca-Sanjua′n，Daniel Rivero，Josep M. Oliva-Enrich
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用高级量子化学方法和半经典计算策略，测定汞卤化物（HgX2和HgXY）在紫外-可见光范围内的电子结构特性和吸收截面，旨在解析其吸收带、理解单重态-三重态混合与重原子效应，并建立预测汞化合物大气吸收与光解特性的方法学。

研究成果

该计算方法准确再现了卤化汞的吸收光谱，验证了实验趋势，并为电子跃迁（包括单重态-三重态混合和重原子效应）提供了新见解。所建立的方案能有效预测汞化合物的大气特性，在理解环境中汞循环与光解过程方面具有应用价值。

研究不足

半经典方法在不进行完全量子处理的情况下近似振动结构，可能影响能带形状的准确性。该研究聚焦于紫外-可见光范围至170纳米，排除了可能与价带态相互作用的里德伯态。对于混合卤化物，由于缺乏气相数据，比较对象为溶液相实验数据而非气相数据。该方法在强度预测方面可能存在局限性，因为理论和实验的σ(E)值虽处于同一数量级但并不完全吻合。

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