Cl+F2→ClF+F和F+ClF′→ClF+F′反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论（ＤＦＴ）Ｂ３ＬＹＰ方法,在６－３３１Ｇ＊基组下,计算研究了反应Ｃｌ＋Ｆ２→ＣｌＦ＋Ｆ和对称反应Ｆ＋ＣｌＦ’→ＣｌＦ＋Ｆ’的机理。求得前者的过渡态为三角形,活化能为１５．５７ｋＪ·ｍｏｌ＾－１;后者的过渡态为线形和三角形,活化能分别为１１．５２和１９６．２５ｋＪ·ｍｏｌ＾－１。结果均经过振动分析和ＩＲＣ计算验证。     

碰撞能和同位素取代对H+BrF→HBr+F反应立体动力学影响的理论研究

基于拟合得到的London-Eyring-Polanyi-Sato势能面,运用准经典轨线方法对H+BrF→HBr+F反应的立体动力学性质进行了理论研究.计算了反映矢量相关的角分布和对光诱导的双分子反应实验敏感的四个极化微分散射截面.结果表明:随着碰撞能的增加,产物的转动极化变强,并且产物的后向散射占主导地位.通过比较D+BrF→DBr+F和H+BrF→HBr+F反应的产物极化,揭示了明显的同位素效应.     

于串珠分子动力学的Cl+XCl→XCl+Cl(X=H，D，Mu)反应的速率系数和动力学同位素效应研究

本文用串珠分子动力学计算典型的重-轻-重反应Cl+XCl→XCl+Cl(X=H,D,Mu)的热速率系数和动力学同位素效应. 对于Cl+HCl反应,串珠分子动力学方法计算得到的结果与实验值之间的高度一致性为串珠分子动力学理论的准确性提供了有力的证据. 串珠分子动力学结果也与其他理论方法的计算结果相一致,包括正则变分过渡态理论和量子动力学方法. Cl+MuCl反应在过渡态附近存在势能双峰,留下了自由能阱,它来自于势能面峰值处反应系统的模式软化. 同时,如此明显的自由能阱表明存在反应共振. 对于Cl+DCl反应,与实验值相比,串珠分子动力学速率系数再次给出了非常准确的结果. 唯一的例外是在312.5 K的温度下,串珠分子动力学速率系数和其他理论方法计算得到的结果彼此接近,却略低于实验值,表明误差可能源于实验测量或本文使用的势能面不够精确.     

基于串珠分子动力学的Cl+XCl→XCl+Cl(X=H,D,Mu)反应的速率系数和动力学同位素效应研究（英文）

本文用串珠分子动力学计算典型的重-轻-重反应Cl+XCl→XCl+Cl(X=H,D,Mu)的热速率系数和动力学同位素效应.对于Cl+HCl反应,串珠分子动力学方法计算得到的结果与实验值之间的高度一致性为串珠分子动力学理论的准确性提供了有力的证据.串珠分子动力学结果也与其他理论方法的计算结果相一致,包括正则变分过渡态理论和量子动力学方法.Cl+MuCl反应在过渡态附近存在势能双峰,留下了自由能阱,它来自于势能面峰值处反应系统的模式软化.同时,如此明显的自由能阱表明存在反应共振.对于Cl+DCl反应,与实验值相比,串珠分子动力学速率系数再次给出了非常准确的结果.唯一的例外是在312.5K的温度下,串珠分子动力学速率系数和其他理论方法计算得到的结果彼此接近,却略低于实验值,表明误差可能源于实验测量或本文使用的势能面不够精确.     

基于珠串分子动力学的漫游反应H+MgH的反应速率研究

本文使用珠串分子动力学计算了多通道漫游反应H+MgH→Mg+H₂的热速率系数,明确考虑了两个反应通道：紧致和漫游通道. 首次将珠串分子动力学方法应用于多通道反应. 借助新开发的方法,即用于准备初始结构的优化插值工具和自适应的力常数选择方法,成功获得了热速率系数. 本文结果与其他理论方法,如变分过渡态理论和量子动力学结果一致. 珠串分子动力学速率结果显示出速率对温度的负相关性,这与变分过渡态理论的结果相似,但与基态量子动力学的结果不同.     

SiH4+H→H2+SiH3反应的约化维数计算

对SiH4+ H→H2+SiH3反应体系应用SVRT模型进行了4维的量子动力学计算.将得到的速率常数与实验数据以及其他理论方法进行比较,得出了一些有意义的结论,并与CH4+H→H2+CH3反应在同种理论模型下做了对比,较好的与实验相吻合.最后验证了理论方法以及势能面的正确性.     

含铬废物焚烧中CrOH+H→CrO+H2反应机理研究

本文用量子化学密度泛函UB3LYP方法,在6-311 G**基组水平上研究了含铬固体废物焚烧过程中CrOH H→CrO H2的微观反应机理。在相同理论水平上用内禀反应坐标理论(IRC)对最小能量途径进行计算,并进行了详细的讨论。分别计算了正、逆反应的活化能。采用经典过渡态理论计算了正、逆反应的反应速率常数。     

变分过渡态理论对O(~3p)+HI→OH+I反应速率常数的研究

本文用正则变分过渡态理论及改进的正则变分过渡态理论,计算了O(~3P)+HI→OH+I反应的速率常数。考虑了反应路径上的量子效应(即隧道贯穿及非经典反射效应)以及垂直于反应路径的振动非谐性,对结果进行了理论分析并与准经典轨线理论的结果和实验结果进行了比较。     

H_2O分子在HONO+OH→NO_2+H_2O反应中的催化机制研究

本文采用CCSD(T)-F12a/cc-p VDZ-F12//M06-2X/6-311+G(2df,2p)方法并结合过渡态理论对HONO+OH→H_2O+NO_2抽氢反应以及H_2O参与该反应的微观机理和速率常数进行了理论研究.结果表明,由于复合物HONO…H_2O的高浓度和稳定性,我们预测HONO…H_2O+OH反应的大气相关性将比H_2O…HONO+OH和H_2O…OH+cis-HONO明显得多.进一步的速率常数计算结果表明,cisHONO…H_2O+OH反应的速率常数比H_2O…cis-HONO+OH和H_2O…OH+cis-HONO反应大了8～4个数量级.然而,cis-HONO…H_2O+OH反应的有效速率常数比无催化剂主反应cis-HONO+OH低了7～3个数量级.表明在实际大气环境中,H_2O对HONO+OH反应的催化效果并不明显.     

含铬废物焚烧中反应CrO2OH+O→CrOOH+O2动力学研究

含铬废物在高温下与空气中氧发生燃烧反应,形成多种铬的氧化物,不同价态铬氧化物的毒性有较大差异,其中六价铬剧毒具有极强的致癌作用.Kashireninov和Fontijn(1998)在B.B.Ebbinghaus(1993,1995)研究基础上,通过热力学平衡分析给出了Cr-O-H-Cl-C燃烧系统中可能的铬氧化化学反应.本文从量子化学角度研究了其中CrO2OH O→CrOOH O2反应机理.通过Gaussian 98软件在B3LYP/6-311 G(d,p)模型化学水平上,优化得到各反应物质的几何结构、内部反应路径及经过零点能校正后的各驻点能量.采用过渡态理论计算标题反应CrO2OH O→CrOOH O2在1.01325×105Pa下反应速率常数为k(T)=4.37×10-17Texp(-7641.17/T)cm3·mol-1·s-1.     

Cl对气态亚硝酸（HONO）直接提氢反应机理的研究

采用密度泛函理论研究了Cl对气态亚硝酸（HONO）直接提取氢的反应机理。在B3LYP/6-311G(d,p)水平上,优化得到了反应途径上的反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型;通过频率分析对各分子构型进行了确认;并利用QCISD(T)方法计算了各分子单点能量。计算结果表明,HONO分子具有顺式和反式两种构型;常温条件下,Cl对顺式构型直接提取氢的反应竞争性具有明显优势,其主要反应途径为：cis-HONO+Cl→cis-M1→cis-TS→cis-M2→HCl+NO2。     

Cl+CH4反应的含时量子动力学研究

基于新的势能面,运用半刚性振动转子靶(SVRT)模型和含时波包法对Cl+CH4→HCl+CH3反应体系进行了计算,给出了反应过程中体系的振动、转动及空间立体效应对该反应的反应几率和反应阈能的影响,并计算了基态的总散射截面和热速率常数.     

转动激发对O+HBr→OH+Br反应的立体动力学性质的准经典轨线理论研究

基于Peterson得到的ab initio势能面,运用准经典轨线的方法研究了转动激发对 O+HBr→OH +Br反应动力学的矢量性质的影响.讨论了当碰撞能为0.3~eV时不同转动量子数情况下的极化微分散射截面以及描述k-j′两矢量相关和k-k′-j′三矢量相关的分布函数p(θ_r)和p(φ_r). 计算结果表明: 随着转动量子数的增加,产物的转动极化减弱, 而且产物的前向散射占主导地位.     

Cl对气态亚硝酸(HONO)直接提氢反应机理的研究

采用密度泛函理论研究了Cl对气态亚硝酸(HONO)直接提取氢的反应机理.在B3LYP/6-311G(d,p)水平上,优化得到了反应途径上的反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型;通过频率分析对各分子构型进行了确认;并利用QCISD(T)方法计算了各分子单点能量.计算结果表明,HONO分子具有顺式和反式两种构型;常温条件下,Cl对顺式构型直接提取氢的反应竞争性具有明显优势,其主要反应途径为:cis-HONO+Cl→cis-M1→cis-TS→cis-M2→HCl+NO_2.     

基于珠串分子动力学的漫游反应H+MgH的反应速率研究（英文）

本文使用珠串分子动力学计算了多通道漫游反应H+MgH→Mg+H_2的热速率系数,明确考虑了两个反应通道:紧致和漫游通道.首次将珠串分子动力学方法应用于多通道反应.借助新开发的方法,即用于准备初始结构的优化插值工具和自适应的力常数选择方法,成功获得了热速率系数.本文结果与其他理论方法,如变分过渡态理论和量子动力学结果一致.珠串分子动力学速率结果显示出速率对温度的负相关性,这与变分过渡态理论的结果相似,但与基态量子动力学的结果不同.     

用变分过渡态理论研究CH3SiH3+H→CH3SiH2+H2反应动力学

用变分过渡态理论对ＣＨ３ＳｉＨ３与Ｈ的抽提取应进行了理论研究;利用从头算计算了反应体系的构型、振动频率和能量等信息;计算了温度在２９８￣１７００Ｋ内反应的速率常数和穿透系数。结果表明,在室温下,变分对于此反应影响较大,隧道效应特别明显,计算得到的速率常数和实验值符合得很好。     

HX+2(X=Cl,Br)离子的密度函数理论(DFT)研究

选取密度泛函方法,采取6-311++G(2df,2pd)基组对单态HCl+2和HBr+2离子进行了理论计算.考虑到HF+2离子中D∞h结构可独立存在的事实,文中首次对HCl+2和HBr+2离子的包含D∞h在内的四种可能几何构型进行了优化计算;求得了Cl2与Br2的质子亲和能及Cl-ClH+与Br-BrH+的键分离能,丰富和完善了对HCl+2的理论计算,并对HBr+2离子存在的可能性进行了计算研究,结果预言HBr+2单态中Cs结构为其平衡结构.最后给出了HCl+2和HBr+2的热化学数据、力常数等数值,并给出了基态HBr+2离子的离解通道,从而给出其完全离解时的离解能,为该离子的分析势能函数的推导准备了必需的理论数据.     

F+H2O→HF+OH反应的高精度速率常数的计算研究

F+H₂O→HF+OH是四原子反应的典型代表,并在环境和天体化学中扮演着重要角色. 基于全维势能面,本文采用环-聚合分子动力学(RPMD)方法计算了该反应的速率常数. 该势能面可以重现高精度理论化学水平(FPA和HEAT)上得到的反应能垒和放热数据,它是目前该体系的最准确势能面. RPMD方法重现了之前半经典过渡态理论结合两维主方程得到的速率常数,二者都与实验结果高度吻合. RPMD方法可以高效可靠地考虑量子效应,如量子隧穿和零点能效应等. 另外,RPMD计算结果随珠子数量增加收敛较快,这些都与之前RPMD的诸多计算应用发现的结论一致.     

H+Br2→HBr+Br反应的态-态量子动力学研究

H原子与卤素气体(F₂,Cl₂,Br₂)的反应是典型的轻-重-重原子-双原子反应. 对于研究化学激光的基本反应途径十分重要. 之前所有的实验结果都表明,H+Br₂→HBr+Br反应的势垒高度很小,甚至是负值. 本文基于11698个UCCSD(T)/CBS水平的从头算能量点,用FI-NN方法构建了HBr₂体系的精确全维全域势能面,还包括了Br原子²P_3/2轨道的自旋-轨道耦合. 势能面有一个下沉的势垒(-0.351 kcal/mol}),放热(ΔH₀=-41.265 kcal/mol) 和实验值吻合的很好,在这个势能面上应用含时波包方法计算了H+Br₂→HBr+Br反应的态-态积分和微分截面. 对初始基态反应,产物HBr(v′=2,3,4)态在所考虑的整个能量范围内占主导地位,说明HBr是振动态布居反转的. 温度300 K时,计算的产物振动分布在$v$$''$=3有最大值,在v′=0,1的分布可以忽略不计,这与Setser及合作者和Polanyi及合作者的实验结果相一致. 超过一半的总可用能量进入到产物的内部运动中,这其中大部分进入到振动中. 计算表明,反应物Br₂的初始转动激发对产物振转态分布和微分截面影响很小,而初始振动激发则有一定影响. 在低能区域,初始振动激发到v₀=5态很明显的增强了产物的振动激发. 在初始基态和初始转动激发态下,碰撞能量到0.5 eV的微分截面在后向达到峰值,但随着碰撞能量的增加,角分布的宽度显著增加. 对于初始振动激发态,产物微分截面的结构较为复杂,对高振动激发态产物有很强的前向散射峰.     

反应物振动量子数对O(~1D)+HBr→OH+Br立体动力学影响的研究

采用准经典轨线(QCT)方法计算了O(1D)+HBr→OH+Br反应体系的立体动力学反应.基于由Peterson(J.Chem.Phys.113(2000)4598)等人开发的基态势能面上,计算了反应的矢量相关性质,极角p(θ)r及方位角pφ()r以及空间角pθr,φ()r.此外我们还计算了极化微分反应截面(PDDCSs)的分布各矢量性质随各振动量子数变量的变化.结果表明反应受反应物振动量子数影响较大.