密度泛函与分子模拟计算介孔孔径分布比较

用巨正则系综Monte Carlo模拟(GCMC)方法和密度泛函理论（ DFT）结合统计积分方程（SIE）计算了介孔材料的孔径分布.为比较这两种方法,以77 K氮气在介孔活性碳微球中的吸附数据为依据,求出其孔径分布.在GCMC模拟和DFT计算中,流体分子模型化为单点的Lerrnard-Jones球;流体分子与吸附剂材料之间的作用采用平均场理论中的10-4-3模型.在DFT方法中,自由能采用Tarazona 提出的加权近似密度泛函方法(weighted density approximation,WDA)求解.结果表明,对于孔径大于1.125 nm的介孔材料,GCMC和DFT两种方法都可以用来研究介孔材料的孔径分布;对于小于1.125 nm的介孔材料,不能用DFT方法计算孔径分布（DFT方法本身的近似产生了误差）,只能用分子模拟方法.     

几种二胺类分子空穴传输特性的量子化学分析

以TPD、TTB及NPB等二胺类空穴传输材料分子为研究对象,采用PM3半经验量子化学与DFT方法,计算了这3种分子未充电及充电时的几何构型、分子能量、HOMO与LUMO轨道及其能隙、分子净电荷分布与偶极距;同时,根据计算结果对比和分析了这3种分子的空穴传输能力.研究表明:NPB分子的空穴传输能力最为优越;3种分子的N原子部位均具有高的空穴迁移率.     

量子机器学习在催化化学研究中的应用

量子机器学习融合了量子化学与机器学习的优点,具有比传统密度泛函理论更快的计算速度和更高的准确性.量子机器学习可为复杂、多维、多尺度的催化化学提供更智能和有效的研究方式,通过训练可靠的数据及建立合理的模型和算法,快速、准确地预测最优的催化剂设计参数、最佳的催化剂材料的合成方法和反应条件、以及催化剂结构和性能之间的关系.作者就量子机器学习应用于催化材料的设计、催化反应性能和催化反应机理三方面的发展趋势进行了概述.     

N／F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2（101）表面电子结构的第一性原理计算

采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构.由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷,本文也采用DFT+U(Hubbard系数)方法对模型的电子结构进行了计算.DFT的计算结果表明N掺杂后,N2p轨道与O 2p和Ti 3d价带轨道的混合会导致TiO2带隙能的降低,而F掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响.DFT+U的计算却给出截然不间的结果,N掺杂并没有导致带隙能的降低,而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级,反而F掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低.DFT+U的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合.     

N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面电子结构的第一性原理计算

采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构. 由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷, 本文也采用DFT+U(Hubbard 系数)方法对模型的电子结构进行了计算. DFT的计算结果表明N掺杂后, N 2p轨道与O 2p和Ti 3d价带轨道的混合会导致TiO2带隙能的降低, 而F掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响. DFT+U的计算却给出截然不同的结果, N掺杂并没有导致带隙能的降低, 而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级, 反而F掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低. DFT+U的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合.     

机器学习筛选用于气体吸附分离和存储的金属有机骨架材料

金属有机框架（Metal-organic framework ,MOF）因其高孔隙率、高比表面积和结构可调性,在气体吸附分离领域广泛应用。随着MOF数量激增,传统分子模拟和实验方法验证MOF性能成本高且速度慢,因此目前MOF筛选工作已转向高通量计算辅助的机器学习（Machine-learning,ML）。机器学习作为一种高效的大数据处理方法,能够在高通量筛选（High-Throughput Computational Screening,HTCS）的基础上对数据进行拟合,从而快速而准确地筛选出气体吸附分离材料,并深入挖掘其结构与性能之间的关系。本文回顾了近年机器学习应用于MOF筛选的研究。本文重点讨论了一些运用机器学习从大量结构中筛选出可用于CH4、H2和CO2等气体吸附分离与储存的MOF材料的工作。同时,我们梳理了当前MOF材料筛选工作中的研究思路和进展,并指出了机器学习在筛选MOF材料工作中面临的一些瓶颈和挑战。最后,对该领域的未来发展前景进行了展望。     

机器学习辅助高通量筛选金属有机骨架材料

金属有机骨架(Metal-organic Frameworks, MOFs)材料具有高比表面积、大孔容和可调控合成等优点,在气体储存、吸附分离、催化等领域受到了广泛关注,近年来其数量呈爆炸式增长的趋势。而高通量计算筛选(High-throughput Computational Screening, HTCS)是从大量材料中发现高性能目标材料与挖掘构效关系最有效的研究方法。在高通量计算筛选过程中产生的数据具有量大、维度多等特点,尤其适合采用机器学习(Machine Learning, ML)进行训练,从而进一步提升筛选效率、深入挖掘多维数据间的构效关系。本综述概述了机器学习辅助高通量筛选金属有机骨架材料的一般流程与常用方法,包括常用描述符、算法与评价标准等,对其在气体储存、分离及催化等领域的研究进展进行了总结,以此明确当前研究中面临的挑战与后续发展方向,助力MOFs材料设计研发。     

密度泛函理论和从头算方法对四唑负离子的比较研究

运用多种密度泛函理论(DFT)方法和从头算(abinitio)方法研究了四唑负离子的分子几何、电子结构、红外光谱和热力学性质.结果表明,B3LYP-DFT法与MP2-abinitio法计算结果较吻合,故可用于对四唑衍生物及其配合物的系统研究.     

萤火虫氧化荧光素及其衍生物的电子结构和光物理性质

通过密度泛函理论(DFT)的MPW3PBE泛函, 对萤火虫生物发光底物氧化荧光素及其衍生物进行了结构全优化. 计算了其电离能、 电子亲和势、 空穴抽取能、 电子抽取能、 空穴和电子重组能, 并评估了其空穴和电子传输能力. 采用含时密度泛函理论(TD-DFT)//MPW3PBE/6-31+G(d)方法计算了吸收光谱, 优化了最低单重态S₁, 研究了其荧光光谱, 进而考察了具有较高发光效率的氧化荧光素作为有机发光二极管(OLED)材料的可能性. 计算结果表明, 氧化荧光素及其衍生物可以同时作为电子传输层和发光层材料.     

单斜ZnP2负极材料的锂化机理及性能

过渡金属磷化物电位低且比容量高, 是有发展前景的锂离子电池(LIBs)负极材料. 其中, ZnP₂属于双活性负极材料, Zn与P都能与Li⁺发生反应, 储Li⁺性能更具有竞争力. 但是, 对于ZnP₂的锂化机理及产物尚不明确. 采用第一性原理计算和电化学测试方法研究了ZnP₂的电子性质和电化学性能, 通过理论计算和实验测试相结合阐述了ZnP₂的锂化机制. 首先, 以密度泛函理论(DFT)计算揭示了ZnP₂的锂化机理、Li⁺扩散路径、势垒和理论比容量(1477 mAh/g). 其次, 通过直流电弧等离子体法及固相烧结法合成ZnP₂, 并测试其首圈放电曲线, 显示放电容量为1439 mAh/g, 与理论计算结果相近. 此外, 薄膜X射线衍射(XRD)检测最终产物成分为LiZn和Li₃P, 与DFT计算结果一致.     

取代基对3(5)-(9-蒽基)吡唑光学性质的影响

使用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G(d)方法优化得到了3(5)-(9-蒽基)吡唑及其衍生物的基态(S₀)分子结构, 使用单激发组态相互作用(CIS)/6-31G(d)方法优化得到这些分子的第一单重激发态(S₁)的几何结构, 并使用含时密度泛函理论(TD-DFT)B3LYP/6-311++G(d,p)方法计算了它们的吸收和发射光谱. 计算结果表明, 与3(5)-(9-蒽基)吡唑相比, 无论取代基是吸电子基团还是供电子基团, 衍生物的吸收和发射峰均发生红移, 并且当取代基―R=―BH₂, ―CCl₃, ―CHO, ―NH₂时衍生物有较长的吸收波长和发射波长.     

利用机器学习靶向设计先进电催化剂

随着能源需求增长与化石燃料资源枯竭之间的矛盾日益突出,以及石油、天然气等不可再生资源的燃烧带来的环境问题和全球变暖,清洁可再生能源越来越受到人们的重视.因此,包括能源转换和可逆能源使用等的可持续发展技术受到广泛关注.其中,电催化被认为是清洁能源转化的重要方法.目前,电催化反应的催化剂仍以贵金属为主.但贵金属昂贵的价格极...     

Electronegativity in Quantum Chemistry

The possibility is discussed for determination of chemical potential (electronegativity) of an electron-nucleus system in terms of the quantum-mechanical density functional theory (DFT). The principle of complete leveling of chemical potentials of natural orbitals, formulated in the framework of DFT, cannot be regarded now as justified. The calculation of electronic chemical potential via difference schemes still remains the only procedure suitable for estimation of this quantity by quantum-chemical methods.     

Theoretical studies on high energetic density nitramine explosives containing pyridine

The insensitive property of explosives containing pyridine is combined with the high energy of nitramine explosives,and the concept of new nitramine explosives containing pyridine is proposed,into which nitramine group with N N bonds is introduced as much as possible.Based on molecular structures of nitramine compounds containing pyridine,density functional theory(DFT) calculation method was applied to study designed molecules at B3LYP/6-31+G(d) level.The geometric and electronic structures,density,heats of formation(HOF),detonation performance and bond dissociation energies(BDE) were investigated and comparable to 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazinane(RDX) and 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocane(HMX).The simulation results reveal that molecules B and D perform similarly to traditionally used RDX.Molecule E outperform RDX,with performance that approach that of HMX and may be considered as potential candidate of high energy density compound(HEDC).These results provide basic information for molecular design of novel high energetic density compounds.     

SIMULATION MODELING ON THE COORDINATION MECHANISM OF ETHYLENE MONOMER ON VARIOUS PREREDUCED Cr(Ⅱ)O_x/SiO_2 PHILLIPS POLYETHYLENE MODEL CATALYSTS

As one of the most important catalysts in polyethylene industry,Phillips catalyst(CrO_x/SiO_2)was quite unique for its activation by ethylene monomer without using any activator like alkyl-aluminium or MAO.In this work,the density functional theory(DFT)calculation combined with paired interacting orbitals(PIO)method was applied for the theoretical studies on coordination reaction mechanism between ethylene monomer and two model catalysts namely Cr(Ⅱ)(OH)_2(M1) and silsesquioxane-supported Cr(Ⅱ)(M2)as sur...     

[Ti(CO)6(MPEt3)]-(M=Au,Ag,Cu)配合物稳定性及其电子性质的量子化学研究

采用abinitioHF和密度泛函B₃LYP方法对[Ti(CO)₆(AuPEt₃)]^-配合物稳定性进行系统理论计算,并对Ti-Au金属-金属相互作用能运用完全均衡校正法对基函数重叠误差(BSSE)进行较正.理论优化的结构与X射线衍射晶体结构实验值基本相符,Ti-Au相互作用能为10.8575eV(B₃LYP/BSSE).进一步探讨Cu族元素为中心的同系配合物离子[Ti(CO)₆(MPR₃)]^-(M=Cu,Ag;R=Me,H)的电子性质及结合能规律,结果表明:Cu族化合物中,Au形成了较为稳定的化合物,表现出金属-金属相互作用影响比较明显.     

应用ABEEM模型计算铁(Ⅱ)配合物的电荷分布

以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础,在原子-键电负性均衡模型中,利用最小二乘法,并结合自编程序,拟合确定了氢、碳、氮、硫以及铁(Ⅱ)等各种类型的原子及相关化学键区域的参数.利用上述参数计算了一些铁(Ⅱ)配合物的电荷分布,计算结果可以和从头算结果很好地相关联.