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《昆明理工大学》 2009年
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硅醇还原反应的量子化学计算研究

伍林  
【摘要】:太阳能具有来源最为广泛、无须资源成本、完全无环境危害等突出优势,对人类社会的可持续发展具有重大意义,且具有广阔的应用前景。传统制备太阳能级多晶硅的方法对环境有污染,装备昂贵,流程长,能耗高,生产成本高,因此如何使其生产能耗和成本进一步降低、生产过程环境危害进一步减小,则是决定光伏技术能得到更广泛应用的重要前提之一。 本论文以太阳能级多晶硅产业为背景,对硅醇在一定的强还原剂作用下的反应行为进行了系统研究。研究过程中使用了GAUSSIAN03.E01软件,经过DFT/B3LPY与HF计算方法的比较,说明了对于我们的研究体系,密度泛函(DFT)方法是最佳的选择。在DFT的B3LYP/6-311G**水平上,对甲硅醇SiH3OH、三甲基硅醇(CH3)3SiOH、二甲基苯基硅醇C6H5(CH3)2SiOH、二甲基硅二醇(CH3)2Si(OH)2和甲基硅三醇CH3Si(OH)3的分子稳定构型、性质及成键情况进行了研究,同时在此基础上计算了这五种硅醇与五种还原剂的还原反应体系的热力学性质,并对反应体系进行了筛选,为进一步的理论和实验研究提供有价值的参考。 五种硅醇的对称性都不是很高;(SiH3OH)构型的能量最高,((CH3)2Si(OH)2)构型的极性最好。通过前线轨道分析得知五种硅醇的O原子和C原子对硅醇分子的化学活性影响较大。对重叠集居数及电子二阶稳定化能的分析表明,五种硅醇的Si-C键、O-H键、Si-O键及Si-H键相比分子内其它键更容易断裂,是分子中化学反应相对容易发生的地方。C在所选还原剂中对五种硅醇的还原性最强,首选C作为硅醇还原反应体系的还原剂;同时筛选了ΔG0的热力学上可能的体系作为下一步研究对象。 综上所述,本论文的研究工作基本达到预期目标,主要研究对于进一步理解硅醇的反应特性,丰富硅提纯的理论起到了一定的促进作用;同时,对开辟纯硅制备的新途径,使高纯硅制造工艺“绿色化”、降低生产成本等也会有一定的促进作用。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O643.12

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【参考文献】
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