外电场作用下C₂F₆分子微观结构与激发特性的密度泛函理论研究

　　

六氟乙烷（C₂F₆）作为最具潜力的SF₆替代绝缘气体之一，其在外电场作用下的微观行为机制尚不清晰，制约了其在气体绝缘设备中的工程应用。本文采用密度泛函理论（DFT）M062X/6-311G**方法系统研究了C₂F₆分子在沿Z轴方向外电场（-0.03~0.03 a.u.）作用下的几何结构、电子性质和光谱特性，并基于含时密度泛函理论（TD-DFT）计算了前九个激发态的激发能、激发波长和振子强度。研究结果表明：零电场下C₂F₆分子偶极矩为零，呈中心对称结构；随着外电场强度增大，分子偶极矩先减小后增大，平均静态电子极化率先减小后增大，在零电场时达到最小值（21.368 a.u.）。Mulliken电荷布居分析显示，外电场诱导分子内部电荷发生定向转移，C₁、F₃、F₄、F₈原子电荷布居数随电场增大而增加，而C₂、F₅、F₆、F₇则减小。前线轨道分析表明，零电场时分子能隙最大（0.6155 a.u.），总能量最低（-675.2564 a.u.），分子结构最稳定；随外电场增强，能隙逐渐减小，分子活性增强。红外光谱分析显示，外电场导致特征吸收峰增多，分子对称性降低。激发态计算表明，激发能随外电场增强先增大后减小，零电场时激发能最大；激发态1、2、4、7在所有外电场下振子强度均不为零，属于允许跃迁，可作为外场调控激发波长的优选激发态。本研究从分子层面揭示了C₂F₆在外电场作用下的响应机制，为C₂F₆作为SF₆替代气体的绝缘性能评估提供了理论基础，也为外电场调控分子光谱特性提供了理论依据。

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