吡唑啉化合物电子结构和光谱性质的量子理论研究(1)

第39卷第6期2011年6月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S V ol 139N o 16#55#

基金项目:国家自然科学基金资助项目(60906048;50773014);哈尔滨工程大学军品横向课题资助项目(JH 2010021;JH2010022)作者简介:聂江(1986-),本科,研究方向为物理有机化学和医用金属材料表面改性研究。联系人:丁明惠,博士,副教授,从事医用材料改性、光电功能薄膜的设计及镁铝合金铸造研究。

吡唑啉化合物电子结构和光谱性质的量子理论研究

聂 江1,5 戴希林2 张 钢3 张宏森4 丁明惠5*

(1.海军驻哈尔滨地区航空军事代表室,哈尔滨150060;2.中航工业哈尔滨飞机工业集团,哈尔滨150066;

3.吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室,长春130023;

4.黑龙江科技学院现代分析测试研究中心,哈尔滨150027;

5.哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,哈尔滨150001)

摘 要 吡唑啉化合物因其良好的荧光性能和非线性光学性质受到越来越多研究者的关注。采用精确的杂化密度泛函理论(B3L YP )方法,优化了吡唑啉化合物的分子基态和激发态几何构型,计算了吡唑啉化合物分子的振动光谱、电子吸收光谱和发射光谱。该理论研究为吡唑啉化合物分子设计、光电性能的改进以及化学反应规律的研究提供了理论参考。

关键词 吡唑啉化合物,密度泛函理论,光谱性质

Theoretical study on electronic structures and spectroscopic

properties of pyrazoline derivatives

Nie Jiang 1,5 Dai Xilin 2 Zhang Gang 3 Zhang H ongsen 4 Ding M ing hui 5(1.N av y A viation M ilitary Representativ e Office in H arbin,H arbin 150060;

2.AVIC H arbin Aircraft Industry Group Co.Ltd.,H arbin 150066;

3.State Key Laboratory of T heo retical&Computational Chemistr y,Institute o f Theoretical Chem istry,

Jilin Univer sity,Changchun 130023;

4.M odern Analysis&Resear ch Center,H eilo ng jiang Institute o f Science&Technolog y,

H arbin 150027;5.Institute o f M ater ial Science and Chem istry Eng ineer ing,H arbin Eng ineer ing University,

H arbin 150001)Abstract Gr eat attent ion w as naturally paid to the py razoline derivativ es because of the combinatio n o f w ell suited

fluor escent pr operties and ex cellent no nlinear o ptical pr operties.T he hy brid density funct ional theor y (B3L Y P)method as -so ciated w ith Gaussian basis sets w as used to o ptimize str ucture of pyr azo line der iv at ives molecules in the ex cited state and in the g r ound state.Furthermo re,the vibr ation spectrum,elect ronic abso rptio n spectr um and emission spectrum wer e ca-l culated.T he present study pr ov ided theor etical support ing for molecular desig n,impr ov ement in pho toelect ric pr operties and the mechanism of the reactio ns o f py razoline der ivatives.

Key words pyrazoline der ivat ive,density funct ional theo ry,spectr al pro per ty

吡唑啉化合物材料具有优异的蓝光电致发光性能,其具有很高的荧光量子效率,发光波长窄,色纯度好,被应用于电致发光器件、荧光探针、荧光增白剂、染料等领域。更为重要的是其在非线性光学材料等光-电子材料方面具有十分重要的潜在价值[1-3]。在对这类材料合成的基础上,开展对于该类化合物的结构和发光性质的研究是十分必要的,这将对于指导该类化合物合成和通过修饰、改性方法优化材料性能起到关键的作用。

研究表明:分子的几何构型、电子结构、前线轨道电子分

布对于材料的发光性能具有重要的影响,吸收光谱和发射光谱更可以充分的反映分子的光电性质。研究表明密度泛函

(DF T )方法是研究这些性质的重要理论工具[4-6]

。为了详细

地了解该类化合物的电子结构和激发态光谱性质,本实验选取3种吡唑啉化合物(图1所示)进行研究,为吡唑啉化合物进一步的实践应用和理论研究提供参考。