O + NH反应在3A’’和1A’’势能面上的量子含时波包动力学研究

对于O + NH反应,在3A’’和1A’’ 势能面（Guadagnini R, Schatz G C, Walch S P. Global potential energy surface for the lowest 1A’, 3A’’, and 1A’’ states of HNO [J]. J. Chem. Phys., 1995,10:774）上,我们运用coupled state or centrifugal sudden (CS)近似和close coupling or Coriolis coupled (CC)方法进行了量子动力学计算。通过比较两种方法得到的总的反应几率,我们发现对于两个势能面上的标题反应,CS近似是失效的。我们还讨论了用CS和CC方法得到的速率常数,并进行了结果比较。     

用精确的量子力学方法研究N + OD反应的动力学性质

采用close coupling (CC)方法,在3A’’势能面上[Guadagnini R, Schatz G C, Walch S P. Global potential energy surface for the lowest 1A’, 3A’’, and 1A’’ states of HNO [J]. J. Chem. Phys., 1995,10:774],我们利用量子含时波包方法对N + OH的同位素反应—N + OD进行了研究。在0.0-0.8 eV的平动能范围内,选态的反应几率受共振结构支配。利用 -shifting方法计算,我们得到了基态的速率常数,并对分子间的同位素效应进行了研究。     

采用量子波包方法和准经典轨线方法研究S(~3P)+HD反应

利用量子波包方法和准经典轨线方法在一个新的3A′′势能面上研究了S(3P)+HD→SD+H和SH+D反应的动力学性质.计算得到了两个反应通道在碰撞能为0.8—2.2 eV范围内的J=0反应几率、积分反应截面、内同位素因子和产物转动取向因子.这些结果揭示了S(3P)+HD反应非常明显的内同位素效应.通过对势能面和反应轨线的分析,我们发现了SD+H反应通道一个新的反应机制.S(3P)+HD反应的内同位素效应可以利用新发现的反应机制和反应的质量组合来进行解释.     

基于新CH2(X-3A″)势能面的C(3P)+H2(X1∑g^+)→H(2S)+CH(2Π)反应量子波包动力学

基于一个最新的CH2(X-3A″)势能面,运用切比雪夫波包方法对初始态为(v=0,j=0)的C(3P)+H2(X1∑g^+)→H(2S)+CH(2Π)反应体系在1.0-2.0 eV的碰撞能量范围内进行了动力学研究.通过对角动量量子数J=60以下的所有分波进行计算,得到了反应几率、积分散射截面和速率常数.计算中用到了耦合态近似方法和考虑科里奥利耦合效应的精确量子方法.通过对比发现,随着角动量量子数以及能量的增加,科里奥利耦合效应的影响越发显著,因而对于该反应体系,科里奥利耦合效应不可忽略.本文计算所得的积分散射截面和速率常数尚无实验数据可以比较,对该反应的后续研究有一定的参考价值.     

C (~3P)+NO (X~2Ⅱ)→CN (X~2∑+)+O (~3P) 反应的矢量相关研究

采用准经典轨线方法研究了三个不同碰撞能下,反应C(~3P)+NO (X~2∏)→CN (X~2∑+)+O(~3P) 在Nyman等拟合的两个势能面(~2A″和~2A′)上反应物与产物之间的矢量相关.结果表明在两个势能面上产物的转动角动量矢量不仅取向,而且沿着y轴垂直于散射平面定向,产物的角动量定向依赖于碰撞能和势能面.同时,计算的四个重整化极化依赖微分截面显示产物在三个散射角被强烈极化,这与在两个势能面上的三个过渡态有关.     

B_2C(~1A_1)和BC_2(~2A′)的结构与解析势能函数

采用单双取代的二次组态相互作用方法,分别选用6-311 G(d,p)和6-311G(df,pd)基组,对B2C和BC2分子的结构进行了优化,得到这两个分子的基态结构为C2v和Cs,基态电子状态为1A1和2A′,同时还得到了它们的平衡几何结构、离解能、谐振频率和力常数.在此计算的基础上,运用多体展式理论方法推导出B2C和BC2分子的解析势能函数,其等值势能面图准确再现了B2C和BC2分子的结构特征及势阱深度.由此讨论了B BC→B2C,B CC→BC2分子反应的势能面特征.     

反应物NO的转动激发对反应N(4S)+NO(X2∏)→N2(X3∑g-)+O(3P)影响的立体动力学研究

采用准经典轨线方法,在碰撞能为0.6 eV时,研究了反应物NO分子的转动激发对发生在3A″和3A′势能面上的反应N(4S)+NO(X2∏)→N2(X3∑g-)+O(3P)的立体动力学性质的影响.详细讨论了在反应物分子的不同转动态下发生在两个势能面上反应的矢量性质.结果表明,反应物分子NO的转动激发对发生在3A′势能面上的立体动力学性质产生重大影响,这可能与该势能面上存在一个早期势垒有关.     

Ar (3P0,2)与SO2反应产生SO (A″3Σ+)的光谱

在流动余辉装置上,研究了亚稳态Ar(3P0,2)与SO2的传能反应.在位于流动管不同位置的两个窗口处,观察到了320~600nm的不同的两组光谱序列.其中,下游窗口所测光谱与之前作者在Ar与SO2混合气体空心阴极放电实验中得到的光谱一致,确定为SO(c1Σ-→X3Σ-)的发射谱;根据基于最小二乘法编写的光谱模拟程序模拟的光谱结果,上游窗口所测光谱中位于SO(c1Σ-→X3Σ-)发射谱线长波方向上的光谱序列被归属为SO(A″3Σ+→X3Σ-),并得到SO(A″3Σ+)的光谱常数为:T00=(30460±18.0)cm-1,ωe′χe′=(7.7±0.8)cm-1,ωe′=(685±8.0)cm-1.     

CS21B2(1Σ+u)态预离解产物CS的振转布居研究

用一束波长为 2 10 .2 7nm的激光将CS2 分子激发至预离解态1B2 (1Σ+ u) ,用另一束激光通过激光诱导荧光 (LIF)方法检测碎片CS ,在 2 5 0 .5～ 2 86 .5nm获得了CS碎片A1Π←X1Σ+ 振转分辨的激发谱 .通过对光谱强度的分析 ,获得了CS碎片v″ =0～ 8的振动布居和v″=1,4～ 8振动态的转动布居 .结果发现 ,碎片CS的振动布居呈双模结构 ,分别对应于CS2 分子1B2 (1Σ+ u)态的两个解离通道 ,即CS(X1Σ+ ,v″=0～ 9) +S(3 PJ)和CS(X1Σ+ ,v″ =0～ 1)+S(1B2 ) .由此得到两个解离通道的分支比S(3 PJ) :S(1B2 )为 5 .6± 1.2 .与前人 193nm处的研究结果相比 ,2 10 .2 7nm激发更有利于S(3 PJ)通道的生成 .此外 ,实验还发现CS的转动布居不满足热平衡分布 ,为两个Boltzmann分布的合成     

铁原子与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算研究铁原子与NO反应的相关微观反应机理.全参数优化了四重态和六重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的反应势能面曲线,并讨论了势能面的交叉情况.结果表明,该反应为典型的两态反应,反应通道一中出现了一个势能交叉点,反应通道二中出现了两个势能交叉点,反应通道三中出现了三个势能交叉点.势能面上的交叉点能够有效降低反应的活化能,增加反应放热,这在动力学和热力学上都是有利的.     

基于最新势能面的C(1D)+H2反应的环聚合分子动力学研究

本文利用环聚合分子动力学方法对C(¹D)+H₂反应开展了详细的理论研究. 计算中使用了最近构建的Zhang-Ma-Bian(ZMB)从头算势能面,该势能面对锥形交叉附近区域以及范德华区域均有精确的描述. 环聚合分子动力学计算得到的热反应速率常数与最新实验值吻合很好. 与前人计算结果比较,发现在?¹A′电子基态的ZMB-a势能面上获得的反应速率常数远大于前人构建的RKHS势能面上的结果,这是由于ZMB势能面上的范德华鞍具有与之前势能面上的范德华阱完全不同的动态学作用,表明环聚合分子动力学方法能够处理范德华作用引起的势能面拓扑结构所导致的动态学效应. 本文还揭示了b¹A′′电子激发态ZMB-b势能面以及量子效应对反应的重要性.     

Ba+HF(v,J)→BaF(v′,J′)+H反应的准经典轨线研究

首次构造了放热反应Ba +HF(v ,J)→BaF(v′ ,J′) +H的LEPS势能面 ,并且进行了准经典轨线研究 .对于初始基态 ,和初始第一激发态的反应物HF ,计算得到的BaF产物态分布与实验吻合得比较好 .对产物取向的研究表明 ,反应体系的质量组合是产物取向的决定因素 .反应过程中 ,直接的提取反应和间接的插入反应是两种竞争的微观反应通道 ,这种竞争是由于在Ba原子进攻HF分子的时候 ,即使进攻方向偏离了HF共线的方向也不会引起能垒高度的明显增加 .而且低的反应物平动能倾向于提取反应而高的HF振动激发会导致插入反应     

反应物NO的振动激发对反应C(3P)+NO(X2Π)→CO(X1Σ+)+N(2D)立体动力学性质的影响

采用准经典轨线方法研究碰撞能为0.23 eV时,反应物分子NO在不同初始振动态(v=0～3)下发生在两个电子态(2A″和2A′)势能面上反应C(3P)+NO(X2Π)→CO(X1Σ+)+N(2D)的立体动力学性质.计算反应产物的转动角动量矢量分布(P(θr)和P(?r))以及微分散射截面(P00(ωt),(P)20(ω...     

Fe_2和NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe_2铁簇与NO反应的相关微观机理.全参数优化了八重态以及十重态反应势能面上各驻点的几何结构,并用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面(PESs).用"两态反应"分析反应机理,势能面上的两个交叉点能有效地降低反应的活化能,这在动力学上和热力学上都是有利的.N原子脱离化合物为整个反应的速控步骤.     

非线形CS2 分子单重态和三重态的密度泛函理论

应用密度泛函理论 (DFT)的B3LYP和B3PW91两种方法 ,在 6 3 11+G 和aug cc pVTZ基组水平上 ,分别优化了CS2 可能存在的非线形单重态和三重态构型 ,在全局势能面上共发现 3个单重态 (电子态 1 A1 )和 5个三重态 (电子态分别为 3A2 、3B2 和 3B2 )的非线形CS2 异构体 ,正则振动频率分析证明所得到构型均是位能面上的极小 .计算所得CS2 异构体的相对能量顺序为 4t3B2 相似文献   

BCl和Cl2(2A1)的结构与势能函数

采用多种方法,配有多种基组对BCl和BCl2分子的基态蛄构进行优化计算,优选出B3P86/6-311++G(3df)方法时BCl分子进行计算得到基态为X1∑、键长RBCl=0.17159 nm,谐振频率为ωg=837.0003 cm-1;优选出QCISD/6-31G(d,p)方法对BCl2分子进行计算得到基态为X2A1,平衡棱间距RBCl=0.17284 nm、键角βClBCl=125.3466°、离解能Dg=8.0592 eV,并计算出了谐振频率和力常数.在此基础上,运用多体展式理论方法,推导出BCl2分子的解析势能函数,其等值势能面图准确呈现出BCl2分子的蛄构特征及能量变化曲线.由此讨论了Cl+BCl和B+ClCl分子反应的势能面特征.可用于研究该分子的微观反应动力学特性.     

O+DC1→OD+Cl反应在~3 A″势能面上的动力学研究(英文)

在~3A″势能面上,在散射能为14～20 kcal/mol的范围内,运用准经典轨线方法对O+DCl→OD+Cl进行了动力学研究.我们发现积分散射截面随着散射能的增加而增大,产物OD的振动分布发生了很强的粒子数的反转现象,且振动激发较弱、转动激发较强.后向散射居于主导地位,碰撞能的变化对产物转动取向的影响不大.     

势垒高度对Cl+H2(D2)反应的影响

使用三维含时波包方法在两个势能面上研究了Cl+H2(D2)反应．所使用的两个势能面都是从CW(Capecchi和Wener)势能面得到的，第一个是CW势能面的基态面加自旋轨道耦合修正，第二个是CW势能面的基态面没有自旋轨道耦合修正．在这两个势能面上得到了碰撞能从0.1到1.4 eV的积分截面以及反应几率．对于Cl与D2反应，考虑自旋轨道耦合后由于势垒高度的增加反应截面向高能处有一个平移，但Cl与H2反应在低能处的反应活性反而增大了，原因是虽然自旋轨道耦合效应增加了势垒高度，同时减小了势垒宽度，隧道效应更加明显，而隧道效应在低能处起着比较重要的作用，所以反应活性比较大．当碰撞能大于0.7 eV时，没有考虑自旋轨道耦合时势垒高度较低，因而反应活性较大．     

Fe_6与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT-Density Functional Theory)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe_6+NO→Fe_6O+N反应的相关微观机理.全参数优化了二十重态以及二十二重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC-Intrinsic Reaction Coordinate)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面,并用两态反应分析其反应机理.通过对反应过程的分析发现,反应在二十重态以及二十二重态势能面上的反应路径是相似的,势能面上的一个交叉点能增加反应放热,有效地降低反应的活化能,为整个反应体系提供了一条能量较低的反应路径.     

氢同位素氚水T2 O((X)1A1)的解析势能函数

获得T2 O(X1A1)解析势能函数的主要困难在于Born-Oppenheimer近似下T2 O(X1A1)与H20(X1A1)势能函数的不可区分性.然而,在Bom-Oppenheimer近似下,分子势能函数实际上是键长、键角这些内坐标的函数,内坐标与核的运动相关,因而与分子振动频率、力常数和同位素质量有关.基于这种关系.用核运动效应对Born-Oppenheimer近似下T2 O(X1A,1)的电子能量进行修正,可获得体现同位素氢和氚质量差异的力常数,其结果与有关文献值是相符的.然后用多体项展式理论和方法,并考虑T2 O(X1A1)中两体项中的同位素效应,在确定T2 O(X1A1)离解极限和离解能以及计算所有两体项参数的基础上,获得了T2 O(X1A1)的解析势能函数.对应的等值势能图正确反映了T2 O(X1A1)的平衡结构特征,以及T OT→T2O和O2 T2→T2O的反应特点,为后续的碰撞研究提供了条件.