五氧化二氮和水反应的从头算研究

在臭氧空洞形成过程中,极地云是一个重要的条件。为了理解极地云的形成和性质,采用不同水平的从头计算方法对N~2O~5+H~2O→2HNO~3反应进行了理论研究。在QCISD(T)//MP2/6-311G(d,p)理论水平上,该气相反应的焓变△H^0=-39.5kJ·mol^-^1,自由能变化△G^0=-36.1kJ/mol,活化能E~a=88.2kJ·mol^-^1(298K)。计算的结果与五氧化二氮易潮解的性质相符。     

化学激波管测定环氧乙烷异构化生成乙醛的速率常数的研究

环氧乙烷在高温下产生非常复杂的反应, 其中包括多步自由基反应。环氧乙烷异构化生成乙醛是该复杂反应的第一步。本文应用化学激波管成功地测定了这一步反应在1064-1166K之间的反应速率常数, k环氧乙烷=Aexp(-2.48×10^5/RT)s^-^1, 其中指前因子A=10^1^3^.^8s^-^1, 活化能E=2.48×10^2kJ.mol^-^1。     

超细非晶态NiWB合金的制备及葡萄糖加氢性能的研究

通过改变溶液中的Na~2WO~4浓度以化学还原法制备了一系列超细非晶态NiWB合金,并用于葡萄糖高压液相加氢制取山梨醇。研究表明NiWB合金的催化活性均远高于RaneyNi。同时XPS揭示了钨的加入可以调变元素态硼的给电子能力,进而影响硼对羰基的活化和镍对氢的解离吸附能力。在活性最佳的NiWB-3合金上的基本动力学研究表明,葡萄糖加氢反应对氢压为一级,对葡萄糖浓度为零级,在373～403K范围内的反应活化能为54.7kJ·mol^-^1。     

高铝MAP沸石的非自发结晶动力学研究

在强碱性水溶液体系中,以水玻璃为硅源,以铝酸钠为铝源,在类质同晶高硅P沸石晶种导向作用下,反应物中自发生成的A型沸石可转晶为纯相高铝MAP沸石。升高反应温度有利于提高产物的结晶度。由不同温度下的晶化曲线计算出MAP沸石表观生长活化能为59.6kJ.mol^-^1。不用晶种时,同一反应物体系结晶产物为单一的A型沸石。在该反应物体系中,A型沸石的成核活化能与生长活化能分别为40.3和50.7kJ.mol^-^1。MAP高的生长活化能以及A型沸石相对低的成核与生长活化能揭示合成MAP沸石时使用晶种的原因。     

非等温液-固相酯化反应动力学研究

根据稀土盐催化剂催化的乙二醇单乙醚醋酸酯的液相合成反应的特点, 导出了非等温变体积条件下的反应速率方程, 并提出了利用一条实验曲线, 计算动力学参数的动态方法, 以此为基础, 对不同实验条件下的多组实验数据进行了动力学处理。大量计算结果表明, 该反应服从二级动力学模型, 表观反应活化能为213.59kJ·mol^-^1, 指前因子为5.903×10^2^5dm^3·mol^-^1·min^-^1。计算结果的合理性及一致性, 进一步证明了动态原理用于液-固相反应体系的动力学研究是简便可行的。     

磷石膏与纯石膏脱水反应的动力学对比研究

对磷石膏与纯石膏脱水反应的动力学对比进行了研究。利用同步热分析仪分别测试了磷石膏和纯石膏的脱水过程,采用热重数据计算动力学参数。结果表明:磷石膏和纯石膏脱水都分为两步进行,第一步生成半水石膏,第二步生成无水石膏;两步脱水反应都符合Avrami-Erofeev方程,反应速率受晶核形成和生长速率控制;磷石膏两步脱水活化能分别为97.67,92.6 3kJ·mol-1,纯石膏对应的活化能是94.56,79.05kJ·mol-1。     

己烷临氢异构化的复杂反应动力学网络

应用连续微反-色谱装置, 在反应温度为210-260℃, 反应压力为1.96MPa,H~2/乙烷摩尔比为8的条件下, 研究了己烷的五个异构体在载钯氢型丝光沸石催化剂上的临氢异构化反应动力学。结果表明, 在总压和H~2/己烷摩尔比恒定条件下,己烷的异构化动力学行为可以用拟一级复杂反应网络来描述。求取了该复杂反应网络中每一步异构化反应的速率常数, 各步反应的活化能在88.2-228kJ·mol^-^1之间。     

α-SiW_(11)Zn/三乙醇胺的非等温热分解反应动力学

合成了Keggin结构锌取代杂多钨硅酸盐三乙醇胺电荷转移配合物α-Si W11Zn/TEA,用元素分析,IR,XRD和TG-DTG对其进行了表征。同时,采用TG-DTG技术研究了标题化合物在氮气气氛中的热分解机理及非等温动力学,结果表明,α-Si W11Zn/TEA的分解反应共有3个阶段,第一阶段分解反应的表观活化能Ea与指前因子ln A分别为:4.81k J·mol-1和7.36 min-1,机理函数为G(α)=α+(1-α)ln(1-α);第二步分解过程的表观活化能Ea与指前因子ln A分别为:7.27 k J·mol-1和11.48min-1,机理函数为:G(α)=[-ln(1-α)]0.1;第三步分解过程的表观活化能Ea与指前因子ln A分别为17.16 k J·mol-1和8.999 min-1机理函数为:G(α)=1-(1-α)4。     

正、反向共沉淀法对Pr_2Zr_2O_7纳米粒子表观活化能的影响

以氨水作为沉淀剂,采用正、反向共沉淀法制备Pr2Zr2O7纳米粒子。利用XRD、SEM、TEM、TG-DTA等测试手段表征了样品物相及形貌;研究其制备过程中合成动力学和晶粒生长动力学,采用Doyle-Ozawa法和Kissinger法分别计算正、反向沉淀粒子在主要反应阶段的表观活化能。结果表明:反向沉淀的滴定速率为2 mL·min-1、母盐溶液初始浓度0.05 mol·L-1、反应体系温度273 K、pH值11、煅烧温度为1 173 K,保温2 h的条件下获得的样品形貌近球形、无团聚现象、一次粒径约60 nm。Pr2Zr2O7前驱体的分解过程分为3个阶段,正、反向粒子各阶段平均表观活化能分别为:71.2、97.8、183.2 kJ·mol-1和45.37、84.34、152.16kJ·mol-1;晶粒生长活化能分别为19.02和11.95 kJ·mol-1,后者比前者的晶粒生长活化能降低了7.07 kJ·mol-1;反向共沉淀制备工艺优于正向共沉淀法。     

稀土尾矿中氟碳铈矿分解反应动力学研究

分解反应动力学可以深入分析氟碳铈矿分解反应过程,基于程序升温热重和质谱数据,采用Li Chung-Hsiung方法和Malek方法确定了氟碳铈矿分解反应过程的最概然机理函数、活化能和指前因子。热重实验结果表明,氟碳铈矿在空气和N₂气氛围下400～600℃温度范围内分解,空气氛围更有利于氟碳铈矿分解反应的进行,分解过程可用A模型很好地描述,即氟碳铈矿分解反应的速率控制步骤包含产物成核、核增长和核吸收长大。空气氛围下,氟碳铈矿分解反应过程活化能和指前因子分别为17.657～24.885 kJ·mol^-1和6.223～29.653 min^-1;N₂气氛围下,氟碳铈矿分解反应过程活化能和指前因子分别为25.532～30.236 kJ·mol^-1和36.882～64.250 min^-1,基于最概然机理函数、活化能和指前因子,建立了N₂气和空气氛围下的稀土尾矿中氟碳铈矿的分解反应动力学模型。     

trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)]^2^+/Fe(Ⅱ)间电子转移反应动力学及机理研究

合成了新型Co(Ⅲ)配合物trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)](ClO~4)~2, 并通过紫外可见光谱、红外光谱、元素分析和X射线单晶衍射分析进行了表征。同时分别以[Fe(CN)~6]^4^-和[Fe(CN)~5(H~2O)]^3^-作为还原剂, 考察了该配合物被还原的反应动力学行为。结果表明两反应体系分别按外配位界机理和内配位界机理进行电子传递。在25℃, Ⅰ=0.5mol·L^-^1,trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~5N)]^2^+/[Fe(CN)~6]^4^-反应体系的前驱配合物离子对形成常数Q~i~p=29mol^-^1·L, 电子转移速率常数k~e~t=2.4×10^-^4s^-^1,电子转移过程的活化焓△H^≠~e~t和活化熵△S^≠~e~t分别为1.2×10^2kJ·mol^-^1和5.0×10^2J·mol^-^1·K^-^1。在40℃, pH=8.0, Ⅰ=0.1mol·L^-^1,trans-[(en)~2(NO~2)Co(O~2CC~5H~4N)]^2^+/[Fe(CN)~5(H~2O)]^3^-反应体系前驱双核配合物分子内电子转移速率常数为7.0×10^-^5s^-^1。最后讨论了分子轨道对称性, 两金属中心氧化还原电势差等因素对电子转移速率的影响。     

C~6~0与二氯卡宾环加成反应机理的理论研究

用半经验AM1方法研究了C~6~0与单态二氯卡宾环加成反应的反应机理。采用Berny梯度法优化得到反应的过渡态,并进行了振动分析确认。计算结果表明：二氯卡宾在C~6~0的6-6或6-5键上的加成反应均分两步进行,第一步反应物经(类)过渡态Ⅰ生成中间配合物,第二步由中间配合物经过渡态Ⅱ变为产物。6-6加成反应的活化势垒较6-5加成反应的低121kJ·mol^-^1,从反应机理和动力学角度解释了6-6加成优于6-5加成的原因。     

Ab initio方法研究CH~3+OClO反应的可能通道

利用abinitio方法研究了CH~3+OClO反应的三个可能通道,首次应用UMP2(full)/6-31G(d,p)方法得到各反应物、产物、中间物及过渡态的优化构型和谐振频率;然后采用G2MP2理论计算各通道反应焓变和势垒高度。理论计算表明产物通道CH~2O+HOCl是最可能发生的途径,反应放热为443.80kJ·mol^-^1。可能的反应过程为：CH~3和OClO自由基先经无垒过程生成了一个富能中间物,继而通过较低的势垒解离成HOCl+H~2CO。     

簇外环化镍十硼烷簇合物的合成与结构研究

研究了[NiCl~2(PPh~3)~2],B~1~0H~1~0^2^-与硫代苯甲酸的反应,得到四个簇合物,其中三个簇合物[(PPh~3)(PhCOS)~2Ni·B~1~0H~1~0]·0.5C~6H~1~4(1),[(PhCOS)~2NiB~1~0H~8(PPh~3)](2),[(PhCOS)~3NiB~1~0H~7(PPh~3)](3)。通过单晶X射线衍射进行了结构研究。三个簇合物均为十一顶巢式构型,并分别存在两个、两个、三个簇外环化的五元环,具有三个环的簇合物至今未见其它文献报道。结构分析表明：簇外环化可以增强Ni－B之间的成键作用。     

C_(70)与臭氧反应机理的理论研究

用半经验AM1方法研究了C_(70)与臭氧环加成反应的反应机理。采用Berny梯度 法优化得到反应的过滤度，并进行了振动分析确诊。计算结果表明：臭氧在C_(70) 6－6单、双键上的环加成反应均为复杂反应，由三步组成：第一步是O_3分子与C_ (70)的6-6单、双键发生1,3-偶极环加成反应，生成分子臭氧化物（即中间体I）， 6－6双键加成为放热反应，6－6单键加成为吸热反应，活化势垒分别为84.7和181. 2 kJ·mol~(-1)；第二步是中间体I的加成，C－C键断裂，生成两性离子中间体II 的放热反应，其势垒分别为61.3和13.3 kJ·mol~(-1)；第三步是中间体II脱去一 个Q_2分子生成具有环氧结构的C_(70)O，均为放热反应，活化势垒分别为169.3和 101.2 kJ·mol~(-1)；第三步是中间体I脱去一个O_2分子生成具有环氧结构的C_ (70)O，均为放热反应，活化势垒分别为169.3和101.2 kJ·mol~(-1)，从反应机理 和动力学角度解释了6－6双键加成优于6-6双键加成优于6-6双键加成优于6-6单键 加成的原因。O_3分子与C_(70)6-6双键的加成反应是协同且同步进行的，与6－6单 键的加成反应是协同但不同步的过程。     

富勒烯C~6~0与二茂铁酮亚胺电荷转移相互作用的研究

C~6~0与三种二茂铁酮亚胺η^5-C~5H~5Fe[C~5H~4C(CH~3)=N-C~6H~4R-p]-η^5(1a R=H,1bR=CH~3,1c R=OCH~3)在甲苯和室温下可发生电荷转移相互作用形成三种电荷转移配合物η^5-C~5H~5Fe[C~5H~4C(CH~3)=N-C~6H~4R-p]-η^5/C~6~0 (2a R=H,2b R=CH~3,2c R=OCH~3)。通过紫外光谱证实了它们的存在,并用Benesi-Hildebrand方程求出了2a、2b和2c的电荷转移平衡常数分别为0.769、0.928和2.353mol^-^1·dm^3。鉴于它们远大于普通有机胺与C~6~0形成的电荷转移配合物的平衡常数,因此可认为在2a～2c中存在着由二茂铁核及亚胺基向C~6~0的双重电荷转移相互作用。     

盐卤硼酸盐化学XVII.MgO-B~2O~3-28%MgCl~2-H~2O体系20℃热力学非平衡态液固相关系研究

用动力学方法对MgO.nB~2O~3在28%MgCl~2-H~2O浓盐溶液中形成的过饱和溶液的结晶过程进行研究, 首次得到MgO-B~2O~3-MgCl~2-H~2O体系过饱和区内的液固相关系图, 即热力学非平衡态液固相关系图。该相图有六个相区: H~3BO~3,MgO.3B~2O~3.7.5H~2O, MgO.3B~2O~3.7H~2O, 2MgO.2B~2O~3.MgCl~2.14H~2O,3Mg(OH)~2.MgCl~2.8H~2O和5Mg(OH)~2.MgCl~2.8H~2O。拟合得到各结晶过程的动力学方程, 同时对结晶机制进行了探讨。     

硅杂环丙烯异构化反应的理论研究

用量子化学理论方法研究了硅杂环丙烯单重态的异构化反应。结果表明:该异构化反应的过渡态为三元环结构,该反应为氢迁移反应;反应的势垒高度为276.67kJ·mol^-^1[MP2/6-31G(d)]。通过内禀反应坐标(IRC)计算,获得了沿反应途径的势能剖面。     

Investigation on the Mechanism for C–N Coupling of 3‐Iodopyridine and Pyrazole Catalyzed by Cu(I)

The reaction mechanism for C–N coupling of 3‐iodopyridine and pyrazole catalyzed by Cu(I) was studied by the density functional theory. All of the reactants, intermediates, transition states, and products were optimized with the B3LYP method at 6–31+G(d) basis set. The single‐point energy and zero‐point energy correction were calculated for the optimized configuration of each compound with the sane method at 6–311++G(d,p) basis set. Transition states have been confirmed by the corresponding vibration analysis and intrinsic reactions coordinate. In addition, nature bond orbital and atoms in molecules (AIM) theories have been used to analyze orbital interactions and bond natures. The results showed that the activation energy of the rate‐determining step in the absence of catalysts was 250.63 kJ·mol^?1, which were 74.01 and 131.68 kJ·mol^?1 via Cu₂O and CuI catalyzed, respectively. Results indicated that catalyst Cu₂O promotes reaction effectively. All calculations were consistent with experiments.