19电子配合物非线型M—C—O本质的密度泛函研究(M=Fe,Ru,Os)

采用密度泛函理论方法,对一系列19电子铁族配位化合物CpM(CO)2L·进行了结构优化和能量计算.计算结果表明:配体L为羰基时,同族三金属Fe,Ru和Os配合物中都会出现一个弯曲的M—C—O,金属M的电子转移到CO上以满足18电子规则的特征;当L为磷配体时,Fe配合物中2个M—C—O都是线型的.而Ru和Os两者表现类似,可以存在2种不同的结构:第1种是2个M—C—O都是线型的;第2种是有一个线型M—C—O,而另一个M—C—O是弯曲的.理论计算得到的弯曲结构更稳定的结果和实验相符.配合物几何结构的差异可以通过三金属原子的电子构型、原子半径和电子转移得到解释.     

SiOM(M=Li,Be,B,Na,Mg,Al)分子结构的DFT研究

利用Gaussian-94计算程序,B3LYP方法,6-311+G(2d)6d基组,对SiOM(M=Li,Be,B,Na,Mg,Al)诸体系的几何结构进行优化.结果表明,M既可与SiO中的Si键合,也可与O键合.第一和第二主族的SiOM体系以折线形构型为最稳定构型,而第三主族则以近直线形或直线形构型为最稳定构型.从Si-O间键长R_SiO、力常数f_SiO及自然键轨道分析可知,第一主族的SiOLi和SiONa的最稳定构型中SiO-M间的离子键成分较大,可近似看作离子键;而对SiOLi,SiOBe,SiOB和SiOMg体系的以Si为中心的构型,M-SiO间的离子键成分很小,不能看作离子键,可认为M与SiO之间存在着弱相互作用     

三元体系MCl-SbCl~3-HOAc (M=Li,Na; 25℃)的研究

测定了三元体系MCl-SbCl~3-HOAc(M=Li,Na;25℃)的溶度数据和饱和溶液的折光指数,并绘制了相应的溶度图及其折光指数曲线。M=Li时,体系的溶度曲线和折光指数曲线均由三支组成,分别与LiCl.0.5HOAc,LiCl,SbCl~3相对应。M=Na时,体系属于简单共饱型,无任何新相形成。研究结果表明,当M分别是Li,Na或K,NH~4,Rb,Cs时,体系的物理化学行为有着极为显著的不同,说明MCl-SbCl~3-HOAc(M=Li,Na,K,NH~4,Rb,Cs)体系可以作为区分碱金属系列阳离子性质差别的典型体系。     

HoCl~3-MCl~n体系相图的研究(M=Li,Mg, Ca,Pb; n=1, 2)

借助于DTA与X射线衍射法研究了HoCl~3-MCl~n(M=Li, Mg, Ca, Pb; n=1或2)二元体系相图, 发现HoCl~3-LiCl体系相图属固液异组成型, 有一化合物Li~3HoCl~6生成, 且在483℃有一相转变。其无变点分别为p(34.0mol%HoCl~3, 506℃)和e(50.5mol%HoCl~3, 452℃); 而HoCl~3-MgCl~2, CaCl~2, PbCl~2体系皆属简单低共熔型相图。其低共熔点e的组成与温度分别为: 50.0mol%HoCl~3(580℃)、49.0mol%HoCl~3(541℃)、37.0mol%HoCl~3(422℃)。HoCl~3-PbCl~2体系在固相下有一不稳定化合物PbHoCl~5生成, 在408℃分解, 同时探讨了RECl~3-LiCl相     

HoCl~3-MCl~n体系相图的研究(M=Li, Mg, Ca, Pb; n=1, 2)

借助于DTA与X射线衍射法研究了HoC_3-MCl_n(M=Li,Mg,Ca,Pb;n=1或2)二元体系相图.发现HoCl_3-LiCl体系相图属固液异组成型,有一化合物Li_3HoCl_6生成,且在483℃有一相转变.其无变点分别为p(34.0mol%HoCl_3,506℃)和e(50.5mol％HoCl_3,452℃); 而HoCl_3-MgCl_2,CaCl_2,PbCl_2。体系皆属简单低共熔型相图.其低共熔点e的组成与温度分别为:50.0mol％HoCl_3(580℃)、49.0mol％HoCl_3(541℃)和37.0mol％HoCl_3(422℃).HoCl_3-PbCl_2体系在固相下有一不稳定化合物PbHoCl_5生成,在408℃分解.同时探讨了RECl_3-LiCl相图的某些规律。     

YbCl3-MCln体系相图的研究(M=Li、Mg、Ca、Pb; n=1,2)

借助于DTA与X射线衍射法研究了YbCl_3-MCl_n(M=Li、Mg、Ca、Pb; n=1或2)二元体系相图．发现YbCl_3-LiCl体系相图属固液异组成型，有化合物Li_3YbCl_6生成，它在481 ℃有一相转变. 其无变点分别为x_(YbCl_s)＝0.410；526 ℃和x_(YbCl_3)=0.340，547 ℃；YbCl_3-MgCl_2属类转熔型相图，在富YbCl_3相区666 ℃有一尚不知其性质的热效应，为x_(YbCl_3)＝0.380，628 ℃；YbCl_3-CaCl_2和YbCl_3-PbCl_2体系皆属简单低共熔型相图，其低共溶点分别为x_(YbCl_3)＝0.530, 615 ℃和x_(YbCl_3)＝0.340, 415 ℃. 后者在固相下有一不稳定化合物PbYbCl_5生成，在392 ℃分解，同时探讨了相图的某些规律．     

四金属簇钨砷夹心型化合物[M4(H2O)2·(AsW9O34)2]10-(M=CuⅡ, CoⅡ, MnⅡ, NiⅡ, ZnⅡ)的合成、结构和磁特性研究

取代型杂多化合物可改变多酸化合物的酸碱性、氧化还原性和热稳定性,因而受到关注[1]. 夹心型化合物是一类新型化合物,具有大的摩尔质量,高的负电荷,且含有多个磁性中心,近年来已引起国内外的兴趣[2].     

碱金属化物M+aza222M′- (M,M′=Li,Na, K)的结构及非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法得到具有有机穴状配体的碱金属化物M+aza222M′-(M,M′=Li,Na,K)的几何结构.并使用了BHandHLYP方法计算了此体系的非线性光学(NLO)性质.结果表明:该体系具有很大的一阶超极化率(β0),对于Li+aza222K-体系,β0值达到1.0×106a.u.;体系的β0值及配体aza222内外的碱金属之间距离与碱金属的原子序数均存在着依赖关系.通过与其它碱金属化物的β0值对比发现,aza222配体能够显著增大碱金属化物的一阶超极化率.     

过渡金属团簇M20和M20(PMe3)4(M=Cu,Ag,Au)的量子化学理论研究

采用从头计算MP2和DFT理论方法,对过渡金属团簇M20和M20( PMe3)4(M=Cu,Ag,Au)的几何结构、电子结构以及团簇各组成部分之间的结合能进行了研究.所研究的体系具有较大的前线轨道能隙,与C60接近,显示出特别的稳定性.考虑电子相关效应的MP2方法能够对团簇的结构给予可靠的描述.离域泛函GGA对Cu和A...     

C_4H_4Y(Y=O,S,Se)与BX_3(X=H,F,Cl)作用的计算化学研究

采用量子化学的密度泛函B3LYP和二阶微扰MP2(full)方法对C4H4Y(Y=O,S,Se)与BX3(X=H,F,Cl)形成的电子授受型复合物进行了研究,所得18个复合物的构型包括BX3位于C=C双键上方的π-p作用型和B与O,S,Se直接作用的n-p作用型.体系C4H4Y-BH3以n-p作用型较为稳定,体系C4H4Y-BF3,C4H4Y-BCl3的π-p和n-p作用型复合物稳定性相当.对各复合物的几何构型、振动频率和自然键轨道分析表明,复合物的形成过程中均存在几何构型的改变、电荷的转移和振动频率的变化,它们的变化规律与复合物稳定性的变化规律基本一致,即按H,F,Cl的顺序依次降低.     

单原子催化剂M1/FeOx(M=Pt,Fe)的理论研究:CO氧化反应

负载型纳米贵金属催化剂是用于多相催化反应的重要的催化剂之一,也是各国催化科学与技术研发的重点,其工业应用也越来越广泛.理论和实验的研究结果均表明,当载体表面的金属粒子尺寸减小至亚纳米级乃至更小的低配位、不饱和的原子团簇时,它们常常成为诱发催化反应的活性中心,呈现更高的催化活性和选择性.将负载的金属尺寸由纳米量级减小至分散的金属团簇甚至单原子而使每个原子成为反应的活性位点已成为研究的重点.最近,由张涛等首次合成的单原子催化剂(SAC)Pt1/FeOx引起了国内外催化及表面科学工作者的极大关注.单原子催化剂作为连接均相催化剂和多相催化剂的桥梁,不仅具有非均相催化剂的稳定、易于与反应体系分离、易表征等优点,而且具有均相催化剂活性中心结构均一、活性中心原子利用率百分之百等优点.一方面,单原子催化剂给多相催化领域注入了新的活力,另一方面也更有利于运用量子与计算化学的研究方法建立与实验相匹配的理论模型并从原子水平上进一步理解多相催化反应的微观作用机理.实验和理论的研究结果表明,其它单原子催化剂如Ir1/FeOx,Au1/FeOx和Ni1/FeOx催化CO氧化反应表现出不同的活性.然而,底物FeOx中的Fe同样是第VIII族中的3d过渡金属,却在低温下对CO氧化反应没有催化活性.我们围绕这一问题,重点研究了底物FeOx在负载单原子Pt1前后催化CO氧化的反应机理和活性,解释了单原子催化剂Pt1/FeOx相比于底物FeOx为何具有如此高的催化活性的原因.我们采用Vienna Ab-initio Simulation Package(VASP)从头算模拟软件和密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)进行了理论计算.其中,选择PBE泛函描述体系的交换关联相互作用,用投影缀加波(PAW)赝势基组方法描述体系中的电子和离子实之间的相互作用,对Fe原子采用了DFT+U方法进行d电子强相关校正,并使用Dimer计算方法搜寻反应过渡态.研究结果表明,底物FeOx中氧空位的再生伴随第二个CO2分子从催化剂表面脱附的过程需要较高的活化势垒(1.09 eV),这一过程是整个CO氧化反应的决速步.与此相比较,Pt1/FeOx催化剂中,由于Pt原子代替了表面Fe原子,导致电子结构及性质的显著变化,有利于CO的活化、氧化和CO2的脱附.我们从电子能量态密度(DOS)和Bader电荷分析及模型分子团簇的轨道相互作用的角度进一步分析了两种催化剂存在差异的本质;揭示了单原子催化剂Pt1/FeOx中Pt1和底物FeOx之间的相互作用的机理及催化剂表面Pt单原子在催化反应过程中的关键作用.     

BaMAl10O17(M=Be,Mg,Ca,Zn,Cd,Mn,Co,Li)体系的合成、结构和Eu2+在其中的发光

在BaMAl10O17 体系中 ,将M扩大到除镁以外的其它离子 ,研究和讨论了离子半径与基质结构的形成关系 ,提出能稳定(形成)尖晶石结构的M离子有相应的磁铅矿或β Al2O3 结构的化合物存在的思想 ,并研究了Eu2 在体系中的发光性能。结果表明 ,M=Zn,Cd,Mn,Co,Li时可形成 β Al2O3 结构化合物 ,M=Ca,Be时不能形成这类结构 ,Ca形成多相共存 ,Be形成一未知相 ;Eu2 在M=Li,Be,Zn体系中具有良好的发光性能 ,发射波长450nm ,半高宽在50nm附近 ,将是一类很有前途的新的蓝色发光材料 ,Eu2 在M=Mn的体系中存在Eu2 和Mn2 的同时发射 ,在M=Cd体系中 ,Eu2 产生一双重宽带发射。对实验结果进行了合理的解释     

(CH~3)~3M/PH~3(M=Ga,In)体系的密度泛函研究

用密度泛函理论方法对Me~3M/PH~3(Me=CH~3,M=Ga,In)体系及相关的一些分子进行了计算,得到优化几何构型、振动基频、电荷分布等参数和可能发生的化学反应的能量。为了比较,对Me~3Ga/NH~3体系也做了相应的研究。计算结果表明反应中间体Me~3M·YH~3(Y=N,P)具有稳定的结构,其生成反应是放热的。Me~3M·YH~3中的M－Y键比较弱,但当它们通过一个放热的分子内反应分解为Me~2MYH~2和CH~4后M－Y键大为增强。根据计算结果讨论了Me~3M/YH~3体系可能的热分解途径。由于Me~3M·YH~3单分子分解反应活化能比Me~3M中的M－C键直接均裂分解所需的能量要低得多,在有YH~3存在的情况下,Me~3M的热分解最有可能是首先形成Me~3M·YH~3及Me~2MYH~2中间体,然后进一步分解。用这一机理可以解释现有的实验事实。     

端不饱和羧基环氧丙烷聚醚与苯乙烯共聚物的微相分离

用端乙烯基液体聚合物作单体可制得各种多嵌段多相聚合物.本文在端不饱和羧基环氧丙烷液体聚醚与苯乙烯共聚物互溶性研究的基础上,对分子运动进行了进一步的研究.用膨胀仪、红外、应力-应变和DSC确定和测定其中的组分分离运动,阐述组分分离对互溶性的影响.     

四元体系MCl-GdCl~3-HCl-H~2O(M=K,Rb, Cs; 20℃)的研究

本文研究了四元体系MCl-GdCl~3-HCl-H~2O(M=K, Rb, Cs; 20℃)在不同酸浓度下的溶度, 绘制了相应的溶度图, 当M=K, HCl wt%=14~23%的平行截面时, 体系中无化合物形成; 当M=Rb, HCl wt%=13%时, 体系中无化合物形成, 但在HCl wt%=22的平行截面时, 体系中形成固液异组成的化合物RbCl.GdCl~3.4H~2O(1); 当M=Cs, 在HCl wt%分别为13%5和20%的条件下, 体系均形成4CsCl.GdCl~3.H~2O(2)和2CsCl.GdCl~3.7H~2O(3)两种化合物, 2在两种酸浓度下都是固液异组成的化合物, 3随酸浓度由低到高的变化, 从固液同组成化合物转变为固液异组成化合物。化合物1, 2未见文献报道。本文的研究结果为Meyer的合成反应提供了热力学相平衡基础和新的机理解释, 并可以更好地应用和指导Meyer合成反应。同时, 首次提出了合成RbGd~2Cl~7、Cs~3Gd~2Cl~9两个化合物的可能性。     

高聚物摩擦点内耗模型及多组份高聚物体系的互溶性与阻尼性能研究

本工作从高聚物粘弹蛇行模型出发,结合Schallamach的橡胶摩擦理论,提出了高聚物摩擦点内耗模型,给阻尼过程以数学描述,阐述了分子链结构与互溶性对阻尼性能的影响。本工作还设计合成了几种液体聚醚的共聚物,用Rheovibron及线膨胀仪研究了它们的互溶性及阻尼性能,并对某些试样的吸振性能进行了实际振动测量和理论计算。     

乙丙橡胶/聚丙烯共混体系的界面相互渗透

本文用X射线衍射仪、差热分析仪、动态力学扭摆仪和测定有效网链密度等方法,研究了乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)共混体系中PP的非晶部分和EPDM的相互渗透。EPDM和PP不具有互溶性,但PP的非晶部分和EPDM两相界面处有较强的相互渗透,即部分互容性。有效链密度和性能间关系的数据表明,共混体系不一定存在硫化胶那样的对应关系。     

遥爪型液体共聚物的研究——端乙烯基四氢呋喃-环氧丙烷液体共聚醚与苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯共聚体系

<正> 多相高聚物体系是目前广为研究的重要课题。其互容性是研究设计多相高聚物材料的基础。互容性概念源于小分子体系,由于高聚物体系有其特殊性,所以在高聚物互容性研究中,发现完全分子尺度互容的高聚物较少。分子互容性的表征以小角中子散射和低频介电松弛最为有效。但通常用玻璃化转变T_g衡量互溶性。不同测定T_g的方法可得到不同的互容结果。     

As-5、[As5M]-、[As5MAs5]2- (M=Ti,Zr, Hf)的结构和芳香性

用密度泛函理论(DFT)研究了As-5、[As5M]-和[As5MAs5]2- (M=Ti, Zr, Hf)的结构、频率、能量以及芳香性, 详细讨论了体系中不同类型的键和电子如化学键、孤对电子、核电子等对总的核独立化学位移(NICS)的影响. 结果表明, As-5、[As5M]-和[As5MAs5]2-的基态结构分别具有D5h、C5v和D5h对称性, 而且都具有芳香性. As-5 (D5h)的芳香性主要来源于As—As π键和As—As σ键的作用. [As5M]-(C5v)中各种As—M键的NICS分割值占主要优势, 其次是As—As之间形成的σ键. [As5TiAs5]2-(D5h)中, As—As π键的作用占主要优势. [As5ZrAs5]2-(D5h)中, As—As π键对体系总的NICS贡献相对减小, 而As—Zr键的作用增强. [As5HfAs5]2-(D5h)的芳香性主要来自As—Hf键的作用.     

还原性的类立方烷型金属有机原子簇[M_4(μ~3-Se)_4(η-C_5H_4R)_4](M=Mo,R=Pr~i;M=Cr,R=Me)的合成、晶体结构和电子性质

类立方烷型金属原子簇化合物M_4E_4(M为过渡金属,E为硫属元素)的研究长期以来受到重视,其主要原因有二:(1)一些类立方烷型金属原子簇(如Fe_4S_4及Fe-Mo-S原子簇)在生物体系(如固氮酶、铁氧还蛋白)中有重要意义;(2)由于可以方便地对M或E作系列性的改变,因而M_4E_4成为研究原子簇化合物的电子结构及检测各种有关的理论假设的重要模型化合物。