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含异质元素的SiC陶瓷先驱体具有耐超高温及抗氧化等优异性能,在制备SiC陶瓷先驱体过程中引入异质元素合成新型SiC陶瓷先驱体,己成为当今高性能SiC陶瓷材料发展的主流。Zr具有较高的熔点(3000?4000°C)、优异的高温韧性、抗侵蚀性和良好的硬度,是SiC陶瓷纤维先驱体的良好添加剂。本文采用量子化学方法研究了聚碳硅烷与锆化合物的相互作用,根据生成Si-Zr键的反应模型,对聚锆碳硅烷的几何结构、电子属性、反应能等进行了系统的研究讨论:1.在PM6和HF/sto-3g水平上计算了五种PZCS衍生物的全优化构型,通过频率计算验证了势能面上的最低点。比较分析表明,两种方法计算的键长稍稍有差别,相差O.Olnm数量级,键角很也接近,最大键角相差3.9°。但对于Zr(AcAc)4,用PM6方法计算得到的构型为近四面体,用HF/sto-3g得到的构型为多面体。并初步判定PZCS(Bl)的稳定性比PZCS(Cl)的好。2.在PM6和HF/sto-3g水平上计算了五种PZCS衍生物的原子净电荷,经分析发现PM6值要相对小一些,更趋于平均化分布。3.在PM6水平上计算了16种PZCS衍生物的全优化构型,通过频率计算验证了势能面上的最低点。根据对Si-Zr键的分析发现配体的增加对衍生物PZCS结构影响不大。4.在PM6水平上计算了16种PZCS衍生物的HOMO-LUMO能隙、能量和反应能,分析了系列衍生物的动力学稳定性和热力学稳定性。形成衍生物PZCS的困难程度由小到大顺序为ZrCp2Cl2<ZrCp2ClH<Zr(N(C2H5)2)4<Zr(AcAc)4。在298.15K,1.01><105Pa下,PCS与Zr(AcAc)4、Zr(N(C2H5)2)4很难自发生成PZCS;可以通过添加适当的催化剂等方法实现ZrCp2Cl2、ZrCp2ClH与PCS的相互作用得到PZCS,Zr在PZCS中的最高含量理论上达38.075%。ZrCp2Cl2是制备PZCS的良好添加剂。