Keggin型多酸负载的单原子催化剂(M1/POM,M = Ni,Pd, Pt,Cu, Ag,Au, POM = [PW12O40]3-)活化氮气分子的密度泛函理论计算研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)结合自然键轨道(NBO)分析的方法对一系列以多酸为载体的单原子催化剂(SACs)(M₁/POM (M = Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, POM = [PW₁₂O₄₀]^3-)的分子几何、电子结构及红外光谱进行计算。结果表明,Pt₁/POM对N₂分子具有潜在的活化能力,Pt₁/POM与N₂相互作用主要来自于由金属Pt的d_xz和d_yz轨道与N₂的π^*反键轨道重叠,金属Pt的d_xz、d_yz轨道上的电子填充到了氮气的π^*反键轨道上弱化了N≡N成键,导致了N≡N之间的键长增大,有效的活化了氮气分子。对它们红外光谱的分析表明,Keggin型多酸负载金属后W―O_c―W振动吸收峰发生劈裂,产生了五个典型的红外特征吸收峰。     

用红外光谱技术研究氢键的键合方式

氢键的形成能够使参与形成氢键的原化学键力常数降低,吸收频率移向低波数方向,同时吸收强度增加。为了介绍怎样利用红外光谱技术研究氢键的键合方式,本文以联酰胺衍生物为例,主要运用变温红外光谱技术分析NH伸缩振动波数、强度以及形成氢键的键长随温度的变化来研究羰基(C O)与氨基(H—N)之间的氢键形式。结果表明,本文举例中联酰胺基团中的C O与H—N以分子间氢键形式存在。     

拓扑量子方法及其在含C＝O和N＝O化合物性能估算中的应用

综合量子化学与拓扑化学知识, 提出了构建Y＝O (Y表示C, N)键拓扑量子键邻接矩阵的方法. 利用该矩阵特征根和量子化学原理, 计算了表征分子轨道能量、原子电荷和键级等的拓扑量子参数. 将这些参数对含C＝O, N＝O基团的有机分子的紫外吸收能量、红外伸缩振动频率和醛酮C＝O上的亲核加成反应速率等性质进行定量结构-性质相关, 得到的模型均具有良好的估算能力.     

NOx分子在[Ag]-AlMOR分子筛中的吸附

采用Dmol3程序中密度泛函理论(DFT)的广义梯度方法GGA/BLYP和DND基组研究了银离子交换的丝光沸石([Ag]-AlMOR)结构及其对NOx分子吸附性能的影响, 获得吸附复合物的平衡几何结构参数、吸附能以及红外振动频率等数据. 结果表明, NOx分子与丝光沸石间的主要作用力为NOx分子中的氮(或氧)原子上的孤对电子和Ag+间的静电作用力. 吸附能数据表明, NOx分子以η1-N模式吸附在[Ag]-AlMOR分子筛中的结构更稳定; 在η1-N模式中, NOx分子吸附作用强度的次序为NO>NO2>N2O. 红外振动频率结果表明, 吸附态NOx分子中N—O和N—N键伸缩振动频率的位移趋势与N—O和N—N 键变化规律基本相一致. 另外, 对[Ag]-AlMOR分子筛的抗硫、抗水及抗氧化性能也进行了研究和分析.     

多原子分子受激光激励后振动分布的模型计算

以SF_6分子为例, 进行了多原子分予受脉冲红外激光激励之后, 其瞬态振动布居的模型计算。本模型可从实验测得的红外荧光或吸收光潜, 反演出与这些光谱相应的振动分布。反之亦然。与同类模型相比, 本模型的计算精度高, 可精确地生成振动跃迁几率矩阵, 且可计算受激光激励后分子在任一时刻的振动分布。用此模型, 首次获得SF_6分子低温条件下(20 K)的可转动分辨的吸收光谱和荧光光谱。     

Gaussian软件在红外光谱教学中的应用——溶剂效应

借助Gaussian软件帮助学生认识溶剂环境对分子特征基团振动光谱的影响,并以氮甲基乙酰胺和乙腈分子为例,在不同溶剂环境中进行分子结构的优化与红外光谱预测。研究结果表明,不同极性的溶剂与体系相互作用不同,使得分子特征基团振动光谱发生不同程度的频移。计算结果所建立的溶剂环境、分子结构和光谱频移之间的关系有助于深化学生对红外光谱中溶剂效应的认识,提高课堂教学效果,激发学生主动学习兴趣。     

百菌清晶体太赫兹光谱理论模拟分析

本研究从实验和理论分析两方面探讨了杀菌剂百菌清固体在0.4～3.0 THz的光谱特性。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)获得了在这一频谱范围内百菌清固体分子的折射率谱和吸收谱。为了更好地对实验吸收谱进行解析,克服单分子模拟缺陷,从晶体分子结构方面分析在0.4～3.0 THz波段百菌清分子结构变化和振动吸收谱,对百菌清THz实验吸收谱进行了指认,并分析了百菌清固体分子特征吸收峰产生机理。研究表明,晶体结构理论模拟弥补了单分子模拟的缺陷,完成了对11处所有实验特征吸收峰的验证。实验谱主要由分子之间Cl—C—C,N—C—C键相互作用和晶胞内分子的集体振动产生。     

激光拉曼光谱(二)

四、在化学上的应用 1.拉曼光谱与红外光谱虽然红外光谱和拉曼光谱均属分子光谱的范畴,研究的对象也大致相同,然而在产生光谱的机理、实验技术、光谱的解析等方面有较大的差别。因此,我们先将两种光谱作一简要的比较。样品的分子吸收红外光源产生红外吸收光谱,对单色光源的散射产生拉曼光谱。吸收光谱和散射光谱都与分子的振动,转动和品格振动等物理过程相关。因此,与红外光谱一样,拉曼光谱也是研究分子(或晶格)振动光谱和分子转动光谱的一种方法。     

吡啶气相分子的共振多光子电离谱

本工作观测了双光子能量在35180-36002cm^-^1范围内吡啶分子的共振多光子电离谱。对电子跃迁S~1(^1B~1)→S~0(^1A~l)的振动带做了归属, 首次在^1B~1态观察到7个新的振动模。讨论了N原子取代对分子结构及振动模的影响。     

温度对短链多烯生物分子β胡萝卜素拉曼光谱的影响

用Gobin Yvon hr800拉曼光谱仪及与之相连接的Linkam,Thms600加热装置,测量了含9个C-C共轭双键的β胡萝卜素分子在二甲基亚砜中在25～73℃范围内的拉曼光谱.结果表明,短链多烯生物分子β胡萝卜素在液体中有很大的拉曼散射截面[6.5×10-23cm2/(molecule·Sr)],除共振效应外,β胡萝卜素分子结构有序产生较强的弱阻尼C-C键相干振动,是获得大拉曼散射截面的重要因素.温度对多烯类链状线性分子结构有序性影响很大.温度升高,分子结构有序性下降,C-C键弱阻尼相干振动减弱,C-C键长变短,各C-C键键长略有不同,使拉曼散射截面减少,拉曼光谱谱线蓝移,振动频率成分增加使线宽增加.     

三中心键与分子结构的若干问题

三中心键是最简单的多中心键,成键电子所联系的不只是相邻的两个原子,而可以是三个相邻的原子,因此,协同杂化轨道理论,三中心键分子轨道理论可能解释全部三原子分子的结构,其中包括有机共轭分子中存在有三原子之间的大π键的分子结构(如 [CH_2(?)CH(?)CH_2]~ ,CH_2(?)CH(?)Cl 等)。三中心键在“缺电子”的多原子分子结构中也有其地位。可以说,正是在阐明“缺电子”的硼烷分子结构的成功,三中心键受到了重视并获得深入的研     

二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺水化作用的福里埃红外光谱研究

应用光谱减法研究了二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMA)水化作用所引起的红外光谱变化,由于羰基和水分子形成氨键的水化作用,含水DMF和DMA的羰基伸缩振动向低波数移动,根据含水DMF和DMA中红外指纹区及远红外区某些谱带的变化,水化作用似乎也表现为酰胺基上具有孤对电子的氮原子与水分子形成氢键。DMF和DMA的水化作用使水峰向高波数移动。     

蓝光材料Ir(Ⅲ)配合物的磷光效率与光谱的振动关联函数研究

由于发光效率低和稳定性差,蓝色磷光材料一直是发光材料研究领域的瓶颈.为了更深层次地理解蓝色磷光分子结构与发光效率之间的关系,本工作结合密度泛函理论,运用作者新近发展的系间窜越速率的振动关联函数计算方法,定量研究了新型蓝光发射分子fac-tris(2-(4,6-difluorophenyl)pyridyl iridium(fac-Ir(F2ppy)3)的磷光光谱、辐射跃迁和无辐射跃迁速率及其与温度的依赖关系,计算结果很好地解释了实验测量结果.计算表明:(1)相较于未取代的绿光材料fac-Ir(ppy)3,杂原子F的引入增加了T1与S0的能隙,使得光谱蓝移,但没有带来额外的分子结构弛豫的重整能,从而使得该蓝色材料保持了高的发光效率;(2)无辐射跃迁过程所耗散的电子激发态能量主要是通过配体L1中的连接氟化苯环和吡啶环的C(5)—C(46)键、吡啶环内C(43)—C(44)键和C(42)—C(47)键及氟化苯环内的C(3)—C(6)键的伸缩振动,因此,理论研究表明可以通过分子设计来抑制这些振动来进一步提高这类材料的发光效率.     

NOx分子在【Ag】-AlMOR分子筛中的吸附

采用Dmol3程序中密度泛函理论（DFT）的广义梯度方法GGA／BLYP和DND基组研究了银离子交换的丝光沸石（[Ag]-AlMOR）结构及其对NOx分子吸附性能的影响,获得吸附复合物的平衡几何结构参数、吸附能以及红外振动频率等数据．结果表明,NOx分子与丝光沸石间的主要作用力为NOx分子中的氮（或氧）原子上的孤对电子和Ag^＋间的静电作用力．吸附能数据表明,NOx分子以η^1-N模式吸附在[Ag]-AlMOR分子筛中的结构更稳定;在η^1-N模式中,NOx分子吸附作用强度的次序为NO〉NO2〉N2O．红外振动频率结果表明,吸附态NOx分子中N—O和N—N键伸缩振动频率的位移趋势与N-O和N—N键变化规律基本相一致．另外,对[Ag]-AlMOR分子筛的抗硫、抗水及抗氧化性能也进行了研究和分析．     

Gaussian软件在有机化合物波谱解析教学中的应用(Ⅰ)——邻二甲苯红外光谱教学实例

以二甲苯的红外光谱教学为例,介绍了Gaussian软件在有机化合物波谱解析教学中的具体应用。通过Gaussian View对分子结构和分子振动的可视化,帮助学生对分子的空间结构、振动模式的指认与吸收峰的归属等有更感性的认识,有利于学生理解红外光谱的本质,有效提高学生的学习兴趣和积极性。同时,让学生了解量子化学软件在红外光谱解析中的应用,了解化学研究的前沿手段,有利于开阔学生视野,培养学生解决实际问题的能力。     

乐果涂膜表面增强拉曼光谱研究

通过蒸发乐果饱和水溶液在磁控溅射银膜上形成乐果涂膜,利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了乐果涂膜的分子振动特性,并与乐果固体拉曼谱进行比较。研究结果表明,乐果晶体结构长程有序性的破坏造成涂膜SERS体系中υ(P—S)和υ(PS)振动峰的展宽和蓝移,水解引起乐果δ(SPOC)和δs(COPOC)振动模式强度降低,OC—N键中的O原子和N原子以及水解质子化的O在银表面吸附造成υ(OC—N)、υ(OC)、δ(N—H)、υ(CN)、δ(C—N—C)、δ(OPO)和υ(P—O)等振动模式显著增强。这为利用SERS技术研究乐果溶液以及乐果在植物体、食品中的残留提供了实验和理论依据。     

N,N',N″-三-(2-羟基丙基)-1,4,7-三氮杂环癸烷钴(Ⅱ)配合物的合成及其结构表征

合成了侧臂带有醇羟基的十元环大环三胺衍生物配体N,N',N″-三-(2-羟基丙基)-1,4,7-三氮杂环癸烷(L)及它的过渡金属配合物[CoL][ClO_4]_2,利用元素分析、红外光谱以及热重分析等技术手段对其结构进行了表征,并测定了配合物的晶体结构。解析结果表明,配合物属于Monoclinic晶系,P2(1)/n空间群,中心的Co(Ⅱ)原子为六配位,处于一个畸变的三棱柱配位环境。其中6个配位原子分别来自配体的3个N原子和3个O原子。平均的Co—N键长和Co—O键长分别为:0.2114(6)和0.2097(6)nm。高氯酸根中的3个氧原子分别与邻近的配合物阳离子中的3个O原子通过氢键O…H—O连接起来,形成了一个具有规则结构的超分子网络结构。     

芳香族羟肟过渡金属配合物及其^1^5N同位素取代红外光谱位移和结构的研究

本文研究了芳香族羟肟过渡金属配合物的红外光谱。试用了^1^5N 和^6^3Cu, ^6^5Cu标记化合物来确定一些键的红外特征吸收频率和金属一配体键振动的吸收, 从而观察配位体与金属配位后的键能变化与配键稳定性的联系。本工作测试下列配位体和过渡金属配合物及其相应的^1^5N 同位素取代物4000~75cm^-^1的红外光谱。     

(+)-儿茶素金属配合物的结构、红外光谱和反应活性

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法, 对非金属原子和金属原子分别采用6-311+G(d,p)基组和LANL2DZ基组, 计算并分析了(+)-儿茶素(Cc, C₁₅H₁₄O₆)及其与金属形成的配合物分子(M-Cc, M=Ca, Zn, Cd, Cu, Al, Cr)的几何构型、红外光谱和反应活性的异同. 计算结果表明, M-Cc的分子结构、红外光谱与反应活性均不同于其前体Cc. 形成金属配合物后, 取代基团及结构的改变使得红外光谱有所差异. 前线分子轨道及概念DFT指数计算结果显示, 一些M-Cc体系的反应活性要强于Cc单体. 金属离子的不同使得配合物的各指数有所差异. 这些结果将为进一步认识(+)-儿茶素及其相关化合物的结构、红外光谱和反应活性提供有益启示.     

聚醚氨酯红外N—H伸缩振动谱带分析

通过快速淬火实验,直接观察到聚醚氨酯中由硬段N—H基与软段—O—形成氢键的N—H伸缩振动谱带位于约3295cm~(-1),低于与硬段本身C=O形成氢键的N—H伸缩振动谱带(约3330cm~(-1))。这两种氢键键连的N—H伸缩振动谱带的位置从聚醚氨酯-四氢呋喃溶液的红外光谱得到证实。在此基础上讨论了三种聚醚氨酯试样的红外光谱中N—H伸缩振动谱带的差异。