AN SCF-X_αSW STUDY OF BH_4~-, CH_4,NH_4~ , AlH_4~-, SiH_4, PH_4~ AND GeH_4

Through the optimization of sphere radii ratios, seven tetrahedral hydrides species withequal valence electrons are investigated by means of SCF-X_αSW method in muffin-tin ap-proximation scheme. In comparison with those published results, the calculated total statis-tical energies and the corresponding binding energies of neutral molecules concerned have beenmuch better improved, which offers reasonable interpretation of their bonding stabilities, no-tably for SiH_4 and GeH_4. For ionic species, attention is focused on the role of Watson sphere,thus two kinds of calculation with and withcut Watson sphere are simultaneously given for com-parison. It reveals that free ions always behave more unstably and Watson sphere seems tobe a suitable model for describing the environment of a stabilized ion. The calculated bind-ing energies of ions have been utilized to correlate the thermostability trend for a few crystalcompounds. Also, an empirical linear relationship between optimized sphere radii ratios andelee     

系列类立方烷型Fe4S4簇合物的XPS分析

对7种类立方烷型Fe_4S_4簇合物进行了XPS分析,得到了中心离子Fe的价态,给出了系列Fe_4S_4中骨架硫的结合能,由峰合成结果给出各种S、N的比例与按结构式计算的结果相同。     

功能离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2的密度泛函研究

用密度泛函理论对功能化离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2的作用机制进行了理论研究。在RB3LYP/6-311 G**的计算水平对离子液体[NH2p-bim]BF4的结构以及CO2与该离子液体反应可能生成的产物进行了全优化,获得了优化结构的振动频率和热力学数据。计算结果表明,离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2主要是通过离子液体的阳离子[NH2p-bim] 自偶解离的[NHp-bim]与CO2分子结合生成[O2C-NHp-bim],其结合能为238-260 kJ/mol。     

Watson球近似计算气态分子的电离能

将Xα-SW方法的Watson球概念扩大到中性分子。由此对简单分子CO_2和复杂贫子Cr(CO)_5CS的分子轨道和电离能进行了计算。结果与没有Watson荷电球计算的基本一致,和实验的光电子能谱比较有很好的线性关系。对于Cr(CO)_5CS分子,由此重新标记并估计了一些尚无实验数据的分子轨道和电离能。这种方法将有助于进一步应用于核磁共振化学位移等一类需要更多空轨道能量的理论计算。     

甲硅烷的多光子电离

本文测量了SiH_4的(3+1)电离光谱。在激光波长428—458nm基本上是一个连续谱,在激光紫外区347—392nm,得到两个振动前进带组,并标识了一个位于363.5nm的谱带精细结构。用飞行时间质谱仪检测了碎片离子,没有观察到母体离子SiH_4~+,主要的产物离子是SiH_2~+和SiH_3~+,SiH_2~+和SiH_3~+离子产率的比值近似等于相同能量下的单光子电离结果,但Si~+的产率明显增加。在384—390nm范围的Si~+离子的光谱中比其它离子的光谱多出一些谱带,其增加的Si~+可能来自SiH_2~+和SiH~+离子的离解过程。     

小檗碱质谱碎片离子稳定性分析及碎裂机理的量子化学研究

用量子化学B3LYP/6-31G(d)方法, 研究了小檗碱质谱碎片离子的稳定性规律. 通过几何参数分析、 结合能计算和前线分子轨道分析, 研究碎片离子可能的活性部位及各部位相对反应活性, 并从理论上探讨了质谱碎裂机理. 结合能计算结果表明, 分子离子中C9所连甲氧基的C—O键比C10所连甲氧基的C—O键更容易断裂. 同时发现, 质谱碎裂过程中, 氢的解离促进了羰基的解离, 即质谱中常见的解离CO的过程.     

SiH4与HX(X=F,Cl,Br,I)形成的二氢键复合物的结构特性及本质

对SiH4与HX形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨.在MP2/6-311++G(3d,3p)水平优化、频率验证得到复合物的分子结构,通过分子间距离及电子密度等值线图,确认SiH4与卤化氢已形成了二氢键复合物.MP2/6-311++G(3d,3p)水平下进行BSSE校正后的结合能为2.703～4.439 kJ/mol.用对称匹配微扰理论对结合能进行分解,分解结果显示,SiH4…HX(X=F,Cl,Br,I)二氢键复合物中静电能对总吸引能的贡献小于28%,并且相对稳定.这就是说SiH4…HX二氢键复合物的本质并非静电作用.而是静电能、诱导能、色散能、交换能对总结合能的贡献都非常重要.     

NaBF4/DMSO溶液微观结构的研究

利用红外、拉曼光谱技术和密度泛函理论研究了高浓度四氟硼酸钠／二甲基亚砜(DMSO)溶液中的离子溶剂化和离子缔合现象。红外和拉曼光谱分析表明,Na^ 与DMSO分子间有较强的相互作用．这种相互作用破坏了DMSO分子间的缔合,改变了DMSO分子的微观结构,使DMSO分子的谱带发生了明显的变化．对Na^ 与DMSO分子相互作用的溶剂化构型的量子化学计算表明,Na^ 与DMSO分子的相互作用是通过S-O基团上的氧原子进行的,钠离子的溶剂化数为4．另外,BF4^-离子的v1谱带的分裂表明,溶液中存在着直接接触离子对,形成的Na^ BF4^-离子对具有Cs构型．     

脲基杯[4]二(9-冠-3)对钠-卤素离子对的识别作用

采用Oniom方法(B3LYP/LANL2DZ∶PM3)对脲基取代的二(9-冠-3)杯[4]芳烃衍生物(H)与离子对Na+X-(X=F-,Cl-,Br-)的包合作用进行了理论研究.在上述体系中存在2种包合方式:一是阴、阳离子在包合物中是分离的,阴离子与主体分子的上沿主要以N—H…X-氢键作用;二是阴、阳离子在包合物中存在明显的离子配对作用,阴离子主要以阳离子的配对作用存在.通过对包合物Na+X-/H的结构参数、自然键轨道(NBO)以及结合能分析可知,第1种包合方式更有利.研究表明脲基取代的二(9-冠-3)杯[4]芳烃衍生物可成为有效的离子对识别受体,研究结果进一步加深了杯芳烃类受体对离子对识别机理的认识,为实验上设计合成新型离子对受体提供了理论依据.     

GeH4与HX(X＝F,Cl,Br)间二氢键复合物的理论研究

对GeH4与HX形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨.在MP2/6-311 ++G(3 d,3p)水平优化、频率验证得到复合物的分子结构,通过分子的几何参数及电子密度拓扑分析,确认GeH4与卤化氢已形成了二氢键复合物.MP2/6-311 ++ G(3d,3p)水平下进行BSSE校正后的结合能为3.281到4.5...     

苏氨酸对甲苯磺酸盐及其酯化物的微波合成、表征及量化计算

以苏氨酸(Thr)和对甲苯磺酸(p-TsOH)为原料, 用一步法在微波反应仪中合成了离子液体苏氨酸对甲苯磺酸盐(Thr-TsOH), 并采用对甲苯磺酸法一步制得其甲酯和乙酯化合物ThrC1-TsOH和ThrC2-TsOH. 对合成的离子液体的理化性质进行了表征, 它们均具有较低的熔点(低于100 ℃), 但热稳定性相对较差. 结合量化计算理论方法初步探索了氨基酸酯化对熔点的影响. 采用DFT的B3LYP/6-311++G**方法对苏氨酸对甲苯磺酸及其甲酯、乙酯化合物3种分子进行构型优化及振动频率分析, 通过对分子中阴、阳离子间结合能的研究发现, 酯化不仅能减弱分子间氢键相互作用, 还能明显减弱分子内离子间相互作用, 从而降低体系的熔点.     

DNA和RNA双链稳定性差异的理论研究

利用适用于分子间弱相互作用, 尤其是生物分子间的氢键相互作用的改进的半经验方法RM1_BH和达到线性标度的新的半经验算法以及SimuCal_SE方法, 与自主开发的量子化学程序包SimuPac 1.0, 对4组一系列DNA和RNA碱基的氢键结合能进行了计算. 这些计算包括单一碱基类型和混合碱基类型两大类情形, 最大的原子数达到1064个. 计算结果表明, 在碱基层数较少时, DNA和RNA氢键结合能差别不大; 在碱基层数较多时, RNA的氢键结合能明显高于DNA的氢键结合能; 嘌呤和嘧啶的排列方式对结合能略有影响, 但不影响上述趋势. 可见, 氢键对于RNA的稳定性差异起到重要的作用, 计算结果支持了实验的结论.     

量子化学计算中基组效应对几何结构和性质影响的研究

本文选择28个有代表性的化合物,在20种基组下进行量子化学计算,用Gaussian98(A.11)和AIM2000(V2.0)对它们进行研究。在分子成键性质的分析和判断中,使用AIM和NBO方法得到的结果比采用Mu llik-en集居分析方法更合理。通过系统化学计算表明,高级别的方法和基组是获得可靠的分子几何结构和性质的必要保证。采用6-31 G*以上的基组可以得到可信的分子几何结构。高级别的振动频率计算是确定分子稳定存在的一项必不可少的工作。b31yp/cc-pVDZ是一种经济的、各种体系下计算结果可靠的计算水平。在分子成键性质的分析和判断中,AIM和NBO方法可以给出合理可靠的结果。采用Mu lliken集居分析方法,可能会给出不可靠的结果。     

Sc,Ti,V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究

3d过渡金属修饰是改善石墨烯储氢性能的最有效途径, 但仍存在金属团聚和H₂解离导致难以脱附的问题. 提出了B/N掺杂单缺陷石墨烯(BMG/NMG)的策略来避免以上两个问题. 密度泛函理论计算结果表明, N掺杂可以使Sc, Ti, V与石墨烯的结合能提高3~4倍, B掺杂可以将Sc与石墨烯的结合能提高3倍. Sc/BMG和Sc/NMG吸附的第一个H₂不会解离. Sc/BMG中Sc吸附5个H₂, 平均氢分子结合能为-0.18～-0.43 eV, 并且可以通过在同侧锚定多个Sc原子形成Sc/C₃B₂五元环增加H₂吸附位点. Sc/NMG中每个Sc吸附6个H₂, 平均氢分子结合能为-0.17～-0.29 eV, 还可以通过在异侧修饰形成Sc/N₃/Sc单元进一步提高储氢能力. 研究结果将为设计基于3d过渡金属修饰碳材料的储氢材料提供理论基础.     

LiNO3/N,N-二甲基甲酰胺溶液光谱性质的研究和模拟

利用红外光谱和量子化学计算方法研究了LiNO3/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中离子溶剂化和离子缔合现象,得出了阳离子和阴离子在溶液中的存在形式以及DMF分子间自身的内部结构,并对(DMF)n结构进行了优化及热力学性质计算.在此基础上,提出阳离子进入溶剂化层的机理是,DMF分子之间相互作用形成不同形式的(DMF)n...     

LnCu_2O_4(Ln=Gd,Nd)电子结构的XPS研究

用 XPS测定了 LnCu2O4(Ln=Gd, Nd)的内层和价层电子能谱,观察到 LnCu2O4中稀土金属的 3d电子结合能比相应的稀土金属简单氧化物的 3d结合能低 0.8～ 0.9 eV,而 Cu的 2p电子结合能比 CuO的高 0.4～ 0.5 eV,因此推断在 LnCu2O4的 Ln－ O－ Cu链中存在 Cu→ O→ Ln电荷转移 .XPS分析还表明 LnCu2O4的 Cu原子上有较低的电荷密度,但不存在混合价态 .此外,通过比较价电子能谱,发现 NdCu2O4的 Ln 4f Cu 3d O 2p价带中心比 GdCu2O4的价带中心向 Fermi能级移近了 3.4 eV,而且 NdCu2O4的价带谱更窄 .     

Cp_4An和COT_2An(Cp~-=C_5H_5~-,COT~(2-)=C_8H_8~(2-),An=U(Ⅳ),Pu(Ⅳ))的结构和光谱性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究气相和四氢呋喃(THF)溶剂中Cp4An和COT2An(Cp-=C5H5-,COT2-=C8H82-,An=U(Ⅳ),Pu(Ⅳ))配合物的性质。THF溶剂对配合物的溶剂化效应采用类导体极化连续模型(CPCM)近似计算。计算结果显示在THF溶液中各配合物结合能的大小顺序为COT2PuCOT2UCp4PuCp4U。溶剂化效应降低了该金属有机配合物的结合能。计算得到的化合物的结构参数和红外光谱数据与实验数据保持一致。通过对Cp4An和COT2An(An=U(Ⅳ),Pu(Ⅳ))的分子轨道能级图分析发现,采用最高的RSC ECP赝势计算COT2U和Cp4U的基态分别为三重fφ2和fσ2组态;而COT2Pu和Cp4Pu的基态分别为五重fσ1fπ1fφ2和fσ3fδ1组态。     

SiH4与HX(X=F,Cl,Br,I)形成的二氢键复合物的结构特征及本质

本文就SiH4与HX形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨。在MP2/6-311++G(3d,3p)水平优化、频率验证得到复合物的分子结构,通过分子间距离及电子密度等值线图,我们确认SiH4与卤化氢已形成了二氢键复合物。MP2/6-311++G(3d,3p)水平下进行BSSE校正后的结合能为2.703－4.439 KJ/mol。用对称匹配微绕理论(SAPT)对结合能进行分解,分解结果显示,SiH4匟X(X=F,Cl,Br,I)二氢键复合物中静电能对总吸引能的贡献小于28％,并且相对稳定,这就是说SiH4匟X二氢键复合物的本质并非静电作用,而是静电能、诱导能、色散能、交换能对总结合能的贡献都非常重要。     

LnCu2O4(Ln=Gd,Nd)电子结构的XPS研究

用XPS测定了LnCu2O4(Ln=Gd, Nd)的内层和价层电子能谱,观察到LnCu2O4中稀土金属的3d电子结合能比相应的稀土金属简单氧化物的3d结合能低0.8～0.9 eV,而Cu的2p电子结合能比CuO的高0.4～0.5 eV,因此推断在LnCu2O4的Ln－O－Cu链中存在Cu→O→Ln电荷转移.XPS分析还表明LnCu2O4的Cu原子上有较低的电荷密度,但不存在混合价态.此外,通过比较价电子能谱,发现NdCu2O4的Ln 4f Cu 3d O 2p价带中心比GdCu2O4的价带中心向Fermi能级移近了3.4 eV,而且NdCu2O4的价带谱更窄.     

SiH4与HX(X=F,Cl,Br,I)形成的二氢键复合物的结构特征及本质

本文就SiH4与HX形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨。在MP2/6-311++G(3d,3p)水平优化、频率验证得到复合物的分子结构,通过分子间距离及电子密度等值线图,我们确认SiH4与卤化氢已形成了二氢键复合物。MP2/6-311++G(3d,3p)水平下进行BSSE校正后的结合能为2.703－4.439 KJ/mol。用对称匹配微绕理论(SAPT)对结合能进行分解,分解结果显示,SiH4匟X(X=F,Cl,Br,I)二氢键复合物中静电能对总吸引能的贡献小于28％,并且相对稳定,这就是说SiH4匟X二氢键复合物的本质并非静电作用,而是静电能、诱导能、色散能、交换能对总结合能的贡献都非常重要。