原子与分子物理学报2024,Vol.41Issue(2) :45-54.DOI:10.19855/j.1000-0364.2024.021007

基于亲电/亲核反应描述符的气体介质绝缘强度预测

Prediction on electrical strength of gaseous medium based on electrophilic and nucleophilic reaction descriptors

夏涵怡 杨帅 汪雪逸 张闹闹 刘关平 肖集雄
原子与分子物理学报2024,Vol.41Issue(2) :45-54.DOI:10.19855/j.1000-0364.2024.021007

基于亲电/亲核反应描述符的气体介质绝缘强度预测

Prediction on electrical strength of gaseous medium based on electrophilic and nucleophilic reaction descriptors

夏涵怡 1杨帅 1汪雪逸 1张闹闹 1刘关平 1肖集雄1
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作者信息

  • 1. 湖北工业大学 新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心,武汉 430068
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摘要

研究分子微观参数与气体介质绝缘强度的关联,可为SF6替代气体筛选提供方向.本文基于密度泛函理论,采用M06-2X泛函与def2系列基组,计算了 73种气体分子的亲电/亲核反应描述符,包括轨道能量参数、概念密度泛函理论的参数、不同电子概率密度等值面的静电势参数等;分析了各描述符与气体介质绝缘强度的相关性,以及描述符的独立性,最终提出了绝缘强度预测模型.最低空轨道能量、正负静电势表面积、静电势平均偏差、简缩局部亲电指数最小值与绝缘强度相关性较强,且彼此间相关性较低.预测模型在电子概率密度0.0002 a.u.时精度最优,其可决系数R2为0.809,均方误差MSE为0.096.

Abstract

The relationship between molecular microscopic parameter and dielectric strength of gaseous medium can provide direction for screening the SF6 alternative gas.Based on the density functional theory,the M06-2X functional and def2 basis sets are used to calculate the electrophilic/nucleophilic reaction descriptors of 73 gas molecules,including orbital energy parameters,the parameters of conceptual density functional theory and elec-trostatic potential parameters on electron density isosurfaces.The correlation between the descriptors and the die-lectric strength is analyzed,and the dielectric strength prediction model is proposed.The lowest empty orbital energy,the positive and negative electrostatic potential surface area,the average deviation of the electrostatic po-tential and the minimum value of the condensed local electrophilic index have a strong correlation with the dielec-tric strength.The prediction model is optimal with a determination coefficient of 0.809 and a mean square error of 0.096 at 0.0002 a.u.electron density isosurface.

关键词

绝缘强度/亲电反应/亲核反应/构效关系

Key words

Dielectric strength/Electrophilic reaction/Nucleophilic reaction/Structure-activity relationship

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金(52007053)

湖北省自然科学基金(2019CFB144)

出版年

2024
原子与分子物理学报
四川大学,四川省物理学会,中国物理学会原子与分子物理专业委员会

原子与分子物理学报

北大核心
影响因子:0.296
ISSN:1000-0364
参考文献量9
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