高效合成大分子富勒烯金属包合物

采用直流电弧法, 以掺有金属合金和B₄C粉末的光谱纯石墨棒作为阳极, 在He和NH₃混合气氛中进行电弧放电, 首次高产率合成了一系列Gd₂@C_2n(94≤2n≤142)的大分子双金属富勒烯包合物. 实验证明, 异相物质作为热的载体并同时催化产生了大分子富勒烯金属包合物, 而NH₃则抑制了C₆₀和C₇₀等其它富勒烯的生成.     

C59(CHPh2)N的电子结构、UV-Vis光谱、NMR谱及非线性光学性质的理论研究

用INDO系列方法对由(C₅₉N)₂和CH₂Ph₂合成的第一个C₅₉N衍生物C₅₉(CHPh₂)N进行了理论研究,得到了C₅₉(CHPh₂)N的稳定分子构型,表明C₅₉(CHPh₂)N为Cs对称性,并在此基础上讨论了C₅₉(CHPh₂)N的UV-Vis光谱、NMR谱.计算表明C₅₉(CHPh₂)N的二阶非线性光学系数β_μ较大.     

富勒烯C36及其衍生物C36H2n的量子化学研究

应用密度泛函B₃LYP方法和从头算(abinitio)HF方法,在3-21G理论水平上,对具有C_2v,D_2d,D_3h和D_6h对称性的四种C₃₆异构体以及在保持D_2d,D_3h和D_6h对称性条件下形成的不同氢化物进行了量子化学计算,研究了它们在不同量子态时的分子几何构型和电子结构.结果表明,电子相关效应在C₃₆簇化合物的电子结构中起着重要作用.它们最稳定的结构是C₃₆的³A_2u量子态D_6h异构体,而C₃₆的氢化物是在D_3h异构体的C₂位置等同碳原子上形成的¹A_1'量子态氢化物C₃₆H₁₂.     

两种C60双氰衍生物的结构、光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

用INDO/2和INDO/SCI方法计算了C₆₀(C≡N)₂和C₆₀C(C≡N)₂基态电子结构和电子光谱,所得结果与实验值基本一致.在此基础上,用ZINDO-SOS方法计算了两个分子的二阶非线性光学系数β_ijk和β_μ,并对其结果进行了分析和讨论.结果表明,乙氰基与C₆₀相连的两种碳笼衍生物都有大的非线性光学系数,C₆₀C(C≡N)₂是有希望的非线性光学材料.     

C50(D5h)衍生物-异质富勒烯C48P2的分子行为理论研究

用半经验的AM1和MNDO方法以及密度泛函B3LYP/3-21G方法对C₅₀(D_5h)的衍生物C₄₈P₂的所有可能的异构体进行了系统的理论研究. 优化了稳定构型, 计算了生成热、HOMO-LUMO能级差、NICS值、红外光谱及电子光谱, 并与C₄₈X₂(X=B, N)的分子行为进行了比较. 计算结果表明: (1) C₄₈P₂的最稳定异构体是异构体C₄₈P₂-78, 该异构体对应于赤道位置六元环内的1,4-取代产物; (2) 决定C₄₈P₂异构体稳定性的主要因素是碳笼的张力, 而稳定性和芳香性之间没有明显的相关性; (3) 相对较稳定的C₄₈P₂异构体的HOMO-LUMO能级差比C₅₀的HOMO-LUMO能级差大; (4) 计算出的红外光谱以及电子光谱可以供实验参考; 计算出的NICS 值也可以用来表征C₄₈P₂各异构体. (5) C₄₈P₂与C₄₈X₂(X=B, N)具有相同的取代选择性规律及稳定性决定因素, 并且相对较稳定的异构体均具有比C₅₀本体大的HOMO-LUMO能级差.     

C40H2各种可能异构体稳定性的理论研究

采用AM1和PM3两种半经验方法,对D_5d对称性的C₄₀及C₄₀H₂所有可能异构体的几何构型进行了非限制对称性全优化,得到51种稳定异构体,在此基础上研究了氢的加成反应规律及本体C₄₀和最稳定及最不稳定C₄₀H₂异构体的红外光谱,讨论了影响C₄₀(D_5d)氢加成异构体稳定性及加成位置选择性的三种主要因素:(1)C₄₀本体几何结构;(2)共轭效应;(3)电荷分布影响.     

中间体C60(CH3)-和产物C60(CH3)2的结构及产物

用INDO系列方法对C₆₀^2-与CH₃反应的中间体C₆₀(CH₃)^-进行理论研究,得到具有Cs对称性的构型。结果表明,CH₃加成到C₁₅上,将使与其相邻的双键碳(C₃₀)的电荷密度和自旋密度达极大值,故加成反应部位在C₃₀处;另外,C₁₅的对位C₁₂(或C₂₇)也较其它部位易于反应,且有两个反应场所,因而产物C₆₀(CH₃)₂可能为六元环上的1,2-加成和1,4-加成两种异构体的混合物。同时对两种加成产物的结构和电子光谱进行了理论研究,指认其电子跃迁,并讨论了其光谱红移的原因。     

UTSA-280的氨改性以及C2H4/C2H6分离性能研究

炼厂干气中回收乙烯是扩宽C₂H₄来源的有效途径,但C₂H₄和C₂H₆物理性质和分子尺寸非常接近,分离困难.金属有机骨架材料（MOFs）近年来在低碳烃分离领域展现出广阔的前景.本工作采用氨吸附改性调节UTSA-280的结构,通过一维直孔道大小的调节实现C₂H₄/C₂H₆的高效分离.改性后的UTSA-280具有独特的超微孔结构能提升C₂H₄的吸附,而完全不吸附稍大的C₂H₆,实现理想的C₂H₄/C₂H₆吸附选择性（>1000）.结果表明,改性后的UTSA-280的C₂H₄吸附量可提高至2.83 mmol/g,与未改性的材料相比增加29%,并且能阻挡C₂H₆的吸附,最终达到>1200的C₂H₄/C₂H₆选择性.蒙特卡罗分子模拟（GCMC）计算C₂H₄/C₂H₆混合气体（1：1）的吸附得出,改性后UTSA-280孔内的C₂H₄吸附相比于C₂H₆具有更多的吸附分布.通过C₂H₄/C₂H₆混合气体穿透实验测试,改性后的UTSA-280材料能展现出48 min以上的分离时间,相比于未改性的材料,分离性能提升近1倍.     

噻吩光解反应机理的理论研究

使用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 采用6-31G**和6-31＋＋G**基组, 对噻吩的光解反应进行了理论研究. 对照实验结果, 我们研究了五个光解通道, 包括生成C₄H₄＋S, C₂H₂＋C₂H₂S和CS＋C₃H₄的三个闭壳层分子解离通道与生成HCS＋C₃H₃和HS＋C₄H₃的自由基解离通道. 各个可能的反应通道的产物碎片的具体形式得到了确认. 研究发现在基态生成C₂H₂＋C₂H₂S和在最低三态生成C₄H₄＋S的反应从能量上考虑最为有利, 而实验上观测到的主要产物C₂H₂＋C₂H₂S主要是在基态上产生的. 通过对比实验结果与计算结果, 我们认为噻吩光解反应机理与所用激发光波长有关.     

C59(C6H4OCH3)N的结构、光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

用INDO系列方法对由(C₅₉N)₂和苯甲醚合成的衍生物C₅₉(C₆H₄OCH₃)N进行了理论研究,得到了分子的稳定构型.结果表明,C₅₉(C₆H₄OCH₃)N具有C_s对称性.以优化构型为基础讨论了分子的UV-Vis光谱、NMR谱线数,结果与实验符合得很好.本文还计算了C₅₉(C₆H₄OCH₃)N的二阶非线性光学系数β_μ,结果表明这种物质具有较大的二阶非线性光学系数.     

电弧法和成笼内含铒的金属富勒烯Er@ C2n

Endohedral metallofullerenes Er@ C2n were synthesized using the carbonarc discharge method of activating the Er2O3- containing graphite anode in situ and bask-burning technique. A toluene soxhlet and pyridine high-temperature high-pressure extraction technique were employed for the effective extraction of Er@ C2n. The formation of Er@ C2n was confirmed by LD-TOF and DEIMS characterization.     

DFT studies on TinC2n (n=1–6) clusters

The geometric configurations and electronic structures of the Ti_nC_2n (n=1–6) clusters were studied by using the quantum chemical ab initio density functional theory (DFT) method. Our studies showed that these Ti_nC_2n (n=1–6) could grow gradually to form cyclic clusters through the subunits TiC₂ bonding to each other by C C or Ti C bond. The result could explain the existing experimental fact. The studies might also be helpful to the knowledge of the formation mechanism of the Met‐Cars. ©1999 John Wiley & Sons, Inc. Int J Quant Chem 71: 313–318, 1999     

Gd@ C2n的高效合成与提取

Endohedral metallofullerene Gd@C2n were synthesized with high-yield using the carbon-arc discharge method of activating the Gd2O3-containing graphite anode in situ and back-burning technique. A series of Cd@C(2n) for 2n from 70 to 96 were effectively extracted by toluene at high-temperature and under high-pressure condition. Gd@C(82), Gd@C(74) were considered to be fairly stable and soluble metallofullerene species.     

(Cl_2AlNH_2)_n和(H_2AlNH_2)_n(n=1～ 5)簇结构及其热力学性质

用 HF自洽场理论和密度泛函理论 (DFT)的 B3LYP方法 ,在 6 31G水平上研究了低聚物 (Cl2AlNH2)n和 (H2AlNH2)n(n=1～ 5)簇的几何构型、电子结构和聚合反应热力学性质 ,比较了两个系列化合物中化学键的强度 .结果表明 ,Cl2AlNH2和 H2AlNH2分子为 C2υ (EC)平面型结构 ,其中 Al－ N为由一个σ键和一个π键组成的双键 .(Cl2AlNH2)n和 (H2AlNH2)n(n=1～ 5)分子为 Dnh对称 ,Al－ N是典型的σ单键 .低聚物 (Cl2AlNH2)n和 (H2AlNH2)n的稳定性顺序分别为 : 3 > 2 > 4> 5 > 1和 8 > 7 > 9 > 11 > 6.     

叠氮二氢硼多聚体结构和性质的理论研究(英文)

本文采用DFT-B3LYP方法,以不同基组对叠氮二氢硼多聚体(H2BN3)n (n=1-4)进行计算研究.二聚体(H2BN3)2(C2h对称性)中含B2N2平面四元环结构.船式(Cs对称性)和椅式(C3v对称性)三聚体(H2BN3)3的结合能相近(-122 和 -126 kJ·mol-1),其中均含B3N3六元环结构.拥有B4N4八元环结构的四个四聚体的结合能只有稍微差别.与单体相比,簇合物的结构参数变化较大.由ΔG0T可知,298.2 K下单体形成二聚体在热力学上是不利的,而形成三聚体和四聚体是有利的.     

C80n(D2,Ih)的Jahn-Teller畸变和电子光谱

Jahn-Teller distortion of C80n(D2,Ih) was studied by the INDO method. It shows that C80(D2) is more stable than C80(Ih), which is in agreement with the experiment. Jahn-Teller distortion did not take place in C80n(D2) but happened in some of ions for C80n(Ih). Total energy of C80n was affected by the increase in absolute values of electric charges. Electronic spectra of C80 were calculated for the first time. Not only spectrum data of C80 consistent with the experiment were obtained but also electronic spectra of C80n were predicted where the electronic transition was assigned theoretically. The reason for the red shift of UV bands for C80n(D2) compared with that of C80(D2) and the blue-shift of peaks for C80n(Ih) relative to C80(Ih) is that the LUMO-HOMO energy gap of C80n(D2) is less than that of C80(D2) whereas the energy gap of C80n(Ih) is bigger than that of C80(Ih).     

Structures and properties of (H2GaN3)n (n = 1–4) clusters: A DFT study

Computations on the systems of (H₂GaN₃)_n (n = 1–4) are performed using the density functional theory (DFT)/B3LYP method with different basis sets. (H₂GaN₃)₂ possessing D_2h symmetry is found to exhibit the planar Ga₂N₂ ring structure. (H₂GaN₃)₃ involving a six‐membered Ga₃N₃ ring is found to exhibit two minima with very similar binding energies (ca. −235 ∼ −231 kJ · mol⁻¹). One minimum is the newly found boat‐like conformation possessing C_s symmetry. Another minimum possessing C_3v symmetry is the chair‐like conformation. (H₂GaN₃)₄ occurs in several structures with Ga₄N₄ eight‐membered ring structures that correspond to minima with slight energy differences among them. The structural changes of the clusters are large compared with the monomer. Frequency calculations are carried out on each optimized structure, and their infrared (IR) spectra are discussed. Thermodynamic properties demonstrate that the systems of H₂GaN₃ occur at dimer–trimer–tetramer equilibrium, and the trimer is the main component. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem, 2004     

C_(59)F_(2n)HN(n=1,2)异构体的结构与稳定性的理论研究

分别用MNDO和AM1两种半经验方法,对C59F2nHN (n = 1, 2) 的异构体进行几何构型全优化,结合频率分析及HF/6-31G单点能计算,确定了各异构体的基态结构及其相对稳定性。计算结果表明,C59HN的F加成物的立体选择性规律与C60的不同,最稳定异构体不是1-2加成物。C59F2HN的最稳定异构体是1-4加成的6, 18-或12, 15-异构体; C59F4HN的最稳定异构体是1-4,1-4加成的6, 18; 12, 15-异构体,其能量远小于其它各异构体的能量。N原子取代碳笼骨架C原子后,改变了碳笼F加成物的立体选择性规律。     

乙醇-水分子团簇C2H5OH(H2O)n (n=1-9)稳定结构的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP方法, 在B3LYP/6-311++G(2d,2p)//B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C₂H₅OH(H₂O)_n (n=1-9))的各种性质进行研究, 如: 优化的几何构型、结构参数、氢键、结合能、平均氢键强度、自然键轨道(NBO)电荷分布、团簇的生长规律等. 结果表明, 从二维(2-D)环状结构到三维(3-D)笼状结构的过渡出现在n=5的乙醇-水分子团簇中. 此外, 利用团簇结合能的二阶差分、形成能、能隙等性质, 发现在n=6时乙醇-水分子团簇的最低能量结构稳定性较好, 可能为幻数结构. 最后, 为了进一步探讨氢键本质, 将C₂H₅OH(H₂O)_n (n=2-9)最低能量结构的各种性质与纯水分子团簇(H₂O)_n (n=3-10)比较, 结果表明前者与后者中的水分子之间氢键相似.     

Theoretical Studies on the Intermonomer Interaction of F~-·(H_2O)_n (n = 1, 2)

1 INTRODUCTION Hydrogen bond plays an important role in the fields of physics, biology and chemistry. It has cap- tured the interest of chemists for a long time and reports about its theory and experiment have been well represented[1～6]. Concerning its theoretical inves- tigations, most of the emphases are placed on the weak interaction energy of intramolecular hydrogen bond. But studies on its spectrum behavior are rela- tively rare. These years spectrum behavior led by hydrogen bond h…