基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，属于有机污染物处理技术领域，包括以下步骤：有机物及对有机物作用的电磁波；进行密度泛函计算，计算有机物的固有频率；确定电磁波频率范围，得出最弱化学键；判断有机物的固有频率是否在电磁波的波数范围内，判断电磁波能否对有机物的化学键产生共振断键作用。本发明专利技术基于密度泛函理论通过对需要电磁波作用的有机污染物进行固有频率计算，并分析电磁波频率与有机污染物频率之间是否能达到匹配界限，进而分析电磁波对该有机污染物是否能产生辅助共振断键作用，推断该电磁波是否对该有机污染物起消解作用。消解作用。消解作用。

【技术实现步骤摘要】
基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法


[0001]本专利技术属于有机污染物处理
，尤其涉及一种基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法。

技术介绍

[0002]电磁波共振断键是一种利用电磁波能量来断裂化学键的技术。它是一种重要的化学反应方法，通常用于有机合成和材料科学中，可以实现高效、高选择性的化学键断裂和分子重排。
[0003]电磁波共振断键的基本原理是，当电磁波能量与物质的共振频率匹配时，能量被高度局域在反应物分子中，从而促进了化学反应的进行。在化学反应中，电磁波能量可以提高反应物分子的能量，使其达到反应所需的活化能，从而促进反应的进行。同时，电磁波能量可以使分子内部的电场和电荷分布发生变化，从而影响分子间的相互作用，促进分子间键的断裂。
[0004]而不是所有的电磁波都能与有机污染物的所有化学键之间起共振作用，例如，微波是一种高频电磁波，它的特点是能够在物质中产生旋转和振动，从而导致分子之间的相互作用和化学反应。对于有机污染物中甲苯这种分子，它包含了苯环和一个甲基基团，其中苯环中的化学键是芳香性的，比较难以断裂，而甲基基团与苯环之间的化学键则是烷基化学键，相对容易断裂。在一定条件下，微波可以引起甲苯分子中化学键的振动和扭曲，进而影响分子的构象和化学反应。但是，微波对于甲苯分子中化学键的断裂并没有直接的影响，它需要配合其他的条件和反应物才能发挥作用。但是，对于特定频率的电磁波对某种有机污染物是否能辅助产生共振断键作用或者是对有机污染物的某部分化学键能否对其产生辅助共振断键作用并没有针对性的对其进行研究，没有提出较为准确的判断方法。
[0005]本专利技术提出基于密度泛函理论通过对需要电磁波作用的有机污染物进行固有频率计算，对计算结果进行分析，分析电磁波频率与有机污染物频率之间是否能达到匹配界限，进而分析电磁波对该有机污染物是否能产生辅助共振断键作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，旨在解决上述现有技术中没有电磁波是否能对某种有机污染物辅助产生共振断键作用或者对有机污染物的某部分化学键能否产生辅助共振断键作用研究的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，包括以下步骤：选择研究对象：选择有机物及对有机物作用的电磁波；
进行密度泛函计算：计算有机物的固有频率，得出最弱化学键；确定电磁波频率范围：根据频率范围得到电磁波振动波数范围；判断电磁波对有机物的影响：判断有机物的固有频率是否在电磁波的波数范围内，依此来判断电磁波能否对有机物的化学键产生辅助共振断键作用。
[0008]优选的，在所述判断电磁波对有机物的影响步骤中，若有机物的固有频率在电磁波的波数范围内，则该电磁波能够完全共振影响该有机物所有化学键；若有机物的固有频率部分在电磁波的波数范围内，则该电磁波能够部分共振影响该有机物化学键；若有机物的固有频率不在电磁波的波数范围内，则该电磁波对该有机物不能产生辅助共振效果。
[0009]优选的，在所述选择研究对象步骤中，所述有机物选择甲苯、萘或邻二甲苯，所述电磁波选择微波或紫外线。
[0010]优选的，在所述进行密度泛函计算步骤中，利用Gaussian或者Materials Studio中的Dmol3进行密度泛函计算，首先在软件计算平台构建出有机污染物的计算模型，并选择对有机污染物进行结构优化同时计算有机物的振动频率。
[0011]优选的，进行密度泛函计算时，设置计算精度，方法基于密度泛函理论，选择杂密度泛函(B3LYP，一个相关泛函和几种交换泛函的混合体系)作为计算理论基础，设定计算所需的截断能参数后，进行迭代计算；有机污染物结构优化过程中，将有机物结构优化达到其最稳定的结构，并得到有机物的固有频率，对其进行振动分析。
[0012]优选的，对选择的电磁波频率范围进行转换，采用电磁波在光速下，其波长与振动频率的关系式，得到选择电磁波频率对应的波长范围，再将波长进行倒数得到该电磁波所对应的波数值。
[0013]优选的，将有机物振动分析结果按照频率的大小从低到高进行排列，在排列过程中频率最低甚至为负值的频率值表征了有机物分子内稳定性最弱的结构，该结构在整个有机物分子内呈最不稳定状态，即化学键的不稳定。
[0014]优选的，将有机物分子计算后的频率按从低到高排列后，将电磁波频率范围所计算得到的振动频率范围与有机物分子计算后的频率高低进行对比匹配分析，通过匹配分析判断有机物的振动频率是否有低于电磁波的频率范围值的频率：如果在有机物的固有频率波数大小的排列中，存一个或多个低于电磁波频率范围，则该电磁波频率与有机物频率之间仅部分匹配，该电磁波仅能辅助共振影响有机物的部分化学键，实际过程中，该电磁波能在化学反应中，或者催化剂作用下，能对该频率最低化学键有辅助共振断键作用，在作用结束后产生有机物某化学键断键后的产物或者小分子有机物，而对其他高于该电磁波频率的化学键难产生辅助共振断键作用；如果在有机物的振动波数的排列中，有机物所有的固有频率值均低于该电磁波频率时，该电磁波频率与有机物频率之间完全匹配，该电磁波能共振影响甲苯的全部化学键，在实际过程中，该电磁波能在化学反应中，或者催化剂作用下，能对有机物分子内部所有化学键起辅助共振断键作用，有机物分子被完全断键，有机物完全被消解，只产生水和二氧化碳；如果在有机物的振动波数的排列中，有机物所有的固有频率值均高于该电磁波频
率时，则该电磁波不能共振影响有机物的任何化学键，在实际过程中，该电磁波在化学反应中，或者催化剂作用下，不能对有机物分子内部所有化学键起辅助共振断键作用，该电磁波不起任何辅助作用。
[0015]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术基于密度泛函理论通过对需要电磁波作用的有机污染物进行固有频率计算，并对计算结果进行分析，分析电磁波频率与有机污染物频率之间是否能达到匹配界限，进而分析电磁波对该有机污染物是否能产生辅助共振断键作用，推断该电磁波是否对该有机污染物起消解作用。
附图说明
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0017]图1是本专利技术实施例提供的一种基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物共振断键作用的流程示意图；图2是实施例1中甲苯基团结构优化后最弱的甲基c
‑
c化学键示意图；图3是实施例1中甲苯固有频率以及能产生振动的对应化学键图（每个峰值点代表了一种化学键）；图4是实施例2中萘基团结构优化后最弱的环上c
‑
c化学键示意图；图5是实施例2中萘的固有频率以及能产生振动的对应化学键图；图6是实施例3中邻二甲苯基团结构优化后最弱的甲基c
‑
c化学键示意图；图7是实施例3中邻二甲苯固有频率以及能产生振动的对应化学键图。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，其特征在于，包括以下步骤：选择研究对象：选择有机物及对有机物作用的电磁波；进行密度泛函计算：计算有机物的固有频率，得出最弱化学键；确定电磁波频率范围：根据频率范围得到电磁波振动波数范围；判断电磁波对有机物的影响：判断有机物的固有频率是否在电磁波的波数范围内，依此来判断电磁波能否对有机物的化学键产生辅助共振断键作用。2.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，其特征在于：在所述判断电磁波对有机物的影响步骤中，若有机物的固有频率在电磁波的波数范围内，则该电磁波能够完全共振影响该有机物所有化学键；若有机物的固有频率部分在电磁波的波数范围内，则该电磁波能够部分共振影响该有机物化学键；若有机物的固有频率不在电磁波的波数范围内，则该电磁波对该有机物不能产生辅助共振效果。3.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，其特征在于：在所述选择研究对象步骤中，所述有机物选择甲苯、萘或邻二甲苯，所述电磁波选择微波或紫外线。4.根据权利要求1所述的基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，其特征在于：在所述进行密度泛函计算步骤中，利用Gaussian或者Materials Studio中的Dmol3进行密度泛函计算，首先在软件计算平台构建出有机污染物的计算模型，并选择对有机污染物进行结构优化同时计算有机物的振动频率。5.根据权利要求4所述的基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，其特征在于：进行密度泛函计算时，设置计算精度，计算方法基于密度泛函理论，选择杂密度泛函作为计算理论基础，设定计算所需的截断能参数后，进行迭代计算；有机污染物结构优化过程中，将有机物结构优化达到其最稳定的结构，并得到有机物的固有频率，对其进行振动分析。6.根据权利要求5所述的基于密度泛函理论分析电磁波对有机污染物辅助共振断键作用的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，王树桥，耿雅娴，郭婧涵，葛宇轩，韩梦非，张丁超，李豪，杨成浩，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：