氨和水均为很好的溶剂,含有铵离子的质子化氨水团簇NH4+(H2O)n广泛存在于生物圈以及众多自然和化学过程,对大气过程具有重要意义,因而确定质子化氨水团簇的结构、研究其物理性质在理论和实验方面均具有重要意义,在过去的十几年里人们对它进行了广泛而且全面的分析。　　原子和分子团簇结构异构体的确定是当前关于团簇研究中的热门课题,可以清楚表征这些结构的现代光谱技术的迅速发展更增加了人们对这一研究的兴趣。密度泛函理论方法和分子动力学模拟均促进了与团簇相关的研究,并且能准确地预测大型复杂系统的结构和性质,因此关于小尺寸的分子团簇的研究就更加精确。　　本文中采用密度泛函理论方法(DFT/B3LYP)和6-31G(d)基组对由经验势模型寻找到的200个质子化氨水团簇NH4+(H2O)7和NH4+(H2O)8可能结构进行结构优化和频率计算,进一步在B3LYP/6-31+G*和B3LYP/6-311++G**水平上确定团簇几种能量较低且无虚频的稳定结构,分析两种分子团簇红外振动谱,对理论合成的IR图与实验条件下得到的实验图进行比较,验证我们所选理论方法及计算基组的准确性。研究NH4+(H2O)8红外振动谱中峰值出现时的振动模式、键长和键角可以说明振动强度与振动模式的关系。　　论文的主要结论有:　　1)通过对质子化氨水团簇的各种异构体能量和几何构型的分析发现,稳定结构并不是铵离子在中心位置的立体对称结构,而是铵离子和水分子利用氢键结合形成网状分子结构,剩余一个水分子与铵离子结合作为自由水分子。　　2)在自然界中氨水团簇的结构存在模式并不单一,而是由好多种不同的结构混合而成。　　3)在3000 cm-1~4000 cm-1的频率范围内对质子化氨水团簇稳定结构的红外振动谱进行分析,发现IR图中的峰值并不是一种振动形成而是多种振动模式的叠加,而且峰值出现的强度与振动模式相关。　　4)对多种稳定结构的IR图以不同的百分比合成理论红外振动谱,并与实验得到轮廓相似,频率不同的红外振动谱进行比较,验证了所选基组的准确性。　　论文的内容安排如下:　　第一章:介绍质子化氨水团簇研究的意义和前景,以及确定氨水团簇结构、性质的重要性和所面临的困难,说明了团簇研究在大气变化中的应用。　　第二章:介绍了两种团簇在研究过程中用到的理论和计算方法,包括密度泛函理论,红外振动谱中频率的计算,简述了Gaussian03及Gauss View程序的功能及计算方法。　　第三章:对从模型势中得到的200个NH4+(H2O)7初始结构在B3LYP/6-31+G*水平上进一步优化得到的能量较低的18种稳定结构,发现铵离子上有一个自由水分子的网状结构最稳定、能量最低,并且对其红外振动谱进行分析和频率计算,将合成理论图与实验图进行比较。　　第四章:在B3LYP/6-311++G**水平上对200个NH4+(H2O)8稳定结构进行进优化,得到14种能量较低的稳定结构,发现最稳定结构依然是能量最低的网状,并对各种结构的红外振动谱峰值处的振动频率,键长键角加以分析。　　第五章:简述、总结本文所分析的主要内容,同时对以后的研究工作加以展望,指出以后研究的大致方向。