Министерство образования и науки Российской Федерации
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ДВФУ)
УДК 544.1
№ госрегистрации
Инв. №
УТВЕРЖДАЮ
Проректор ДВФУ
по науке и инновациям
_____________ И. Г. Проценко
19.09.2012
ОТЧЕТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России
по теме:
ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ОКСИДНЫХ СТРУКТУР
(заключительный)
Этап 3. Электронные спектры, строение и свойства кислородсодержащих
соединений лантаноидов. Моделирование физико-химических свойств
функциональных покрытий
Лот 2010-1.1-133-028
Заявка 2010-1.1-133-028-041
Государственный контракт 02.740.11.0634
Руководитель темы
д.х.н., проф. ________В. И. Сергиенко
19.09.2012
Ответственный исполнитель темы
д.х.н., проф. ________В. И. Вовна
19.09.2012
Владивосток 2012
Список исполнителей
Руководитель темы
директор Института химии ДВО РАН,
д.х.н., ________В. И. Сергиенко
(введение, заключение)
19.09.2012
Ответственный исполнитель темы
заведующий лабораторией электронного
строения и квантовохимического
моделирования ДВФУ, д.х.н., проф. ________В. И. Вовна (разделы 2, 4)
19.09.2012
Исполнители темы:
Зам. директора ИХ ДВО РАН
д.х.н., профессор ________С. В. Гнеденков (раздел 5)
19.09.2012
заведующий кафедрой общей физики
ДВФУ, с.н.с. лаборатории
электронного строения и
квантовохимического моделирования
ДВФУ, к.х.н. ________В. В. Короченцев (раздел 2)
19.09.2012
с.н.с. лаборатории электронного
строения и квантовохимического
моделирования ДВФУ, к.х.н. ________И. Б. Львов (раздел 1)
19.09.2012
в.н.с. лаборатории светотрансформирующих
материалов ИХ ДВО РАН, д.х.н. ________А. Г. Мирочник (раздел 3)
19.09.2012
докторант ДВФУ, с.н.с. лаборатории
электронного строения и
квантовохимического моделирования
ДВФУ, к.ф.-м-н. ________И. С. Осьмушко (раздел 1)
19.09.2012
с.н.с. лаборатории нестационарных
поверхностных процессов
ИХ ДВО РАН, к.х.н., доцент ________С. Л. Синебрюхов (раздел 5)
19.09.2012
зав. лабораторией электронного строения
и квантовохимического моделирования
ИХ ДВО РАН, д.ф.-м.н., проф. ________А. Ю. Устинов (раздел 5)
19.09.2012
Нормоконтролер ________В. В. Короченцев
19.09.2012
Реферат
Отчет 175 с., 1 ч., 80 рис., 41 табл., 103 источника, 1 прил.
Ключевые слова: электронное строение, квантовохимическое моделирование, комплексы редкоземельных металлов, функциональные покрытия, титановые сплавы, магниевые сплавы.
Объекты исследования — комплексы редкоземельных металлов — лантана, европия (III) и тербия (III), покрытия на титановых, магниевых сплавах и низкоуглеродистой стали.
Цель работы — изучение методом фотоэлектронной спектроскопии с применением квантово-химического моделирования комплексных соединений редкоземельных металлов — лантана, европия (III) и тербия (III); сравнительный анализ закономерностей в электронных уровнях и орбитальной природы химических связей в рядах комплексов по заместителям и элементу-комплексообразователю; установление строения, природы химической связи и электронных переходов комплексных соединений лантана, европия (III) и тербия (III) с целью прогнозирования и обоснования возможности синтеза соединений данного ряда с заданными свойствами; установление взаимосвязи между химическим составом, закономерностями электронного строения и физико-химическими, механическими свойствами покрытий на титановых и магниевых сплавах и низкоуглеродистой стали.
Методы исследований — рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, квантовохимическое моделирование, люминесценция, электрохимическая импедансная спектроскопия, локальная электрохимическая импедансная спектроскопия, дифференциальный термический анализ, термогравиметрия и микротвердометрия, плазменно-электролитическое оксидирование.
В результате проведенных исследований получена новая информация об электронном строении и оптических свойствах комплексных соединений редкоземельных металлов — лантана, европия, тербия, иттрия. Синтезирован ряд комплексных соединений данного класса, получены рентгеновские фотоэлектронные спектры и спектры люминесценции. Проведено квантовохимическое моделирование геометрического и электронного строения данных соединений. Установлены закономерности электронного строения и их связь с оптическими свойствами указанных комплексов. Установлена взаимосвязь между химическим составом и физико-химическими, механическими свойствами покрытий на титановых и магниевых сплавах и низкоуглеродистой стали.
Основная область применения научных результатов, полученных в ходе выполнения работ по проекту — развитие фундаментальных знаний о природе вещества и применение этих знаний в промышленности, технике и технологии.
Содержание
Список исполнителей 3
Реферат 4
Обозначения и сокращения 6
Введение 7
1 Квантовохимическое моделирование геометрического и электронного строения, спектров поглощения и электронных переходов в рядах комплексов редкоземельных металлов — лантана, европия (III) и тербия (III) 11
1.1 Методика расчетов 12
1.2 Электронное строение комплексных соединений европия 14
1.2.1 Акрилат европия Eu(acr)3 14
1.2.2 Метакрилат европия Eu(macr)3 20
1.2.3 Дибензоилметанатдиакрилат европия Eu(dbm)(acr)2 23
1.2.4 Дибензоилметанатдиметакрилат европия Eu(dbm)(macr)2 26
1.3 Моделирование электронных спектров Y(acr)3, La(acr)3, Y(dbm)3, La(dbm)3 30
1.3.1 Моделирование электронного спектра Y(acr)3 31
1.3.2 Моделирование электронного спектра La(acr)3 33
1.3.3 Моделирование электронного спектра F2B(dbm) 37
1.3.4 Моделирование электронного спектра Y(dbm)3 40
1.3.5 Моделирование электронного спектра La(dbm)3 42
2 Получение и исследование электронных спектров комплексов редкоземельных металлов методами ультрафиолетовой, рентгеновской электронной спектроскопии и люминесценции 46
2.1 Фотоэлектронная спектроскопия трис-бета-дикетонатов лантаноидов 46
2.2 УФЭС и РФЭС исследование электронной структуры мономерного комплекса F2B(dbm) 49
2.3 Ультрафиолетовые и рентгеновские фотоэлектронные спектры трис-бета дикетонатов редкоземельных элементов 59
2.3.1 Методики расчетов и эксперимента 59
2.3.2 УФЭС и электронная структура валентных уровней трис-дикетонатов РЗЭ 62
2.3.3 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и электронная структура M(dbm)3 (M = Y, Eu, Tb) 71
2.3.4 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и электронная структура ML3 (M = Eu, Tb, L = acr, macr) 87
2.3.5 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и электронная структура M(dbm)2(L), M(dbm)(L)2 (M = Eu, Tb, L = acr, macr) 94
2.4 Спектрально-люминесцентные свойства макромолекулярных комплексов Eu3+ и Tb3+ 102
3 Установление строения, природы химической связи и электронных переходов комплексных соединений лантана, европия (III) и тербия (III) с целью прогнозирования и обоснования возможности синтеза соединений данного ряда с заданными свойствами 113
4 Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс 125
5 Установление взаимосвязи между химическим составом и физико-химическими, механическими свойствами покрытий на титановых и магниевых сплавах и низкоуглеродистой стали 127
5.1 Титановые сплавы — никилид титана 128
5.2 Магниевые сплавы 148
5.3 Низкоуглеродистая сталь 160
Заключение 166
Список использованных источников 168
Приложение. Характеристики высоковакуумной двухкамерной системы исследования поверхности 180
|
