Li与OH自由基反应机理的理论研究

用密度泛函理论(Density Functional Theory)的B3LYP/6-311++G(d)方法,计算了Li原子与OH自由基反应势能面上各驻点物种的参数,并在MP2/6-311++G(d)水平上计算了反应通道上各驻点的能量,同时进行了零点能校正.计算结果表明Li原子与OH自由基的反应有两个可能的反应通道,即①Li(2S1/2)+OH(X2П)→LiO(2Σ)+H(2Sg);②Li(2S1/2)+OH(2П)→LiOH(X1∑),其中反应通道Li(2S1/2)+OH(2П)→LiOH(X1∑)由于具有较小的活化能而很容易发生,是主要反应通道.该结论为研究金属锂在潮湿空气中的腐蚀行为提供了理论依据.     

双自由基CH燃烧反应机理的研究

应用量子理论从头算和密度泛函理论(DFT)对双自由基CH(X2Π)与O2(X3∑g-)的反应机理进行了研究.在B3PW91/6-311G**水平上优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,并计算了零点能和过渡态的虚频率.并由B3PW91/6-311G**给出了各物种的总能量.计算表明,反应物中自由基CH与O2反应主要在二重态势能面上进行,CH中的C原子可以插在O2分子中两个氧原子中间形成中间体1(2HCO2),中间体1(2HCO2)可以经过不同的反应通道形成不同的产物P1(1CO2 2H)和P2(1CO 2OH),各反应通道的反应热的计算与实验值吻合较好.     

水辅助下的OH自由基与CH3OOH气相反应机理的理论研究

利用量子化学计算方法对单个水分子不存在与存在的情况下OH自由基与CH3OOH的气相氢抽取反应进行了理论研究。在BHandHLYP/6-311++G(2df,2pd)理论水平下优化了所有驻点的几何构型,在此基础上利用CCSD(T)/cc-pVTZ方法对所有驻点的单点能重新进行了计算。计算结果表明,OH自由基与CH3OOH反应的主要通道是OH自由基抽取CH3OOH中的-OH基团上的H原子。在单个水分子存在的情况下,反应的主要通道没有改变,但是水化过渡态的能量显著地降低,显然单个水分子对OH+CH3OOH反应具有催化效应。     

利用发射光谱研究脉冲电晕放电中的自由基

利用发射光谱技术在大气压下测量了以氮气为载气的不饱和水蒸气体系针-板式正脉冲电晕放电产生的OH(A^2∑→X^2Ⅱ0—O)自由基和O(3p^5P→3s^5S^02777．4nm),Ha(3P→2S 656．3nm)活性原子的发射光谱,并由N2(C^3Ⅱu→B^3Ⅱg)的△v=-3和△v=-4振动带序发射光谱强度计算得出N2(C,v)的相对振动布居及其振动温度,进而采用高斯分布拟合准确地求出了N2(C^3Ⅱu→B^3Ⅱg)的△v= 1振动带序发射光谱强度,从而可以由N2(C^3Ⅱu→B^3Ⅱg)的△v= 1振动带序与OH(A^2∑→X^2Ⅱ0—0)的重叠发射光谱中准确求出OH(A^2∑→X^2Ⅱ0—0)自由基的发射光谱强度。由发射光谱强度得到了激发态OH(A^3∑)自由基和O(3p^5P),Ha(3P)活性原子的布居。还研究了激发态OH(A^2∑)自由基和O(3p^5P),Ha(3P)活性原子的布居随放电电压和放电频率的变化以及氧气对激发态OH(A^2∑)自由基和O(3p^5P),Ha(3P)活性原子布居的影响。     

AIM Study on the Reaction of CH2SH Radical with Fluorine Atom

采用MP2(Full)/6-311G(d,p)、QCISD(T)/6-311++G(2df,p)和B3LYP/6-311G(d,p)方法研究了CH2SH自由基与F原子的反应．F原子通过进攻自由基上的C原子或S原子形成三种不同的反应通道．计算结果表明F原子进攻自由基上的C原子生成CH2S和HF为主要的反应通道．对反应进程中若干关键点进行了电子密度拓扑分析,找到了该反应的结构过渡区(结构过渡态)和能量过渡态．计算结果表明,对于比较显著的吸热或放热反应,其结构过渡区范围很小,对于吸热或放热不太显著的反应,结构过渡区范围较大.     

水辅助下的OH自由基与CH_3OOH气相反应机理的理论研究

利用量子化学计算方法对单个水分子不存在与存在的情况下OH自由基与CH3OOH的气相氢抽取反应进行了理论研究.在BHand HLYP/6-311++G(2df,2pd)理论水平下优化了所有驻点的几何构型,在此基础上利用CCSD(T)/cc-p VTZ方法对所有驻点的单点能重新进行了计算.计算结果表明,OH自由基与CH3OOH反应的主要通道是OH自由基抽取CH3OOH中的-OH基团上的H原子.在单个水分子存在的情况下,反应的主要通道没有改变,但是水化过渡态的能量显著地降低,显然单个水分子对OH+CH3OOH反应具有催化效应.     

SiF2自由基与异硫氰酸反应机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP 方法研究了CF2 自由基与HNCS 的反应机理, 并在B3LYP/6-311＋＋G**水平上对反应物、中间体、过渡态进行了全几何参数优化. 为了得到更精确的能量值,又用CCSD(T)/6-311＋＋G**方法计算了在B3LYP/6-311＋＋G**水平优化后的各个驻点的相对能量. 根据统计热力学及用Winger校正的Eyring过渡态理论,利用自编程序,计算不同温度下低势垒反应的平衡常数和速率常数.计算结果表明单重态的CF2 自由基与HNCS 的反应有6条反应通道,三重态的CF2 自由基与HNCS 的反应有1条反应通道.其中单重态反应通道CF2＋HNCS→IM1→TS1→IM2 HCF2NCS(P1)为主反应通道.     

CF2自由基与HNCO反应机理的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP 方法研究了CF2 自由基与HNCO 的反应机理, 并在B3LYP/6-311＋＋G**水平上对反应物、中间体、过渡态进行了全几何参数优化, 通过频率分析和内禀反应坐标(IRC)确定了中间体和过渡态.为了得到更精确的能量值, 又用CCSD(T)/6-311＋＋G**方法计算了在B3LYP/6-311＋＋G**水平优化后的各个驻点的相对能量. 根据统计热力学及用Winger校正的Eyring过渡态理论,利用自编程序,计算不同温度下低势垒反应的平衡常数和速率常数.计算结果表明单重态的CF2 自由基与HNCO 的反应有四条反应通道, 三重态的CF2 自由基与HNCO 的反应有两条反应通道.其中单重态反应通道CF2＋HNCO→1IM1→1TS1→1IM2→1TS2→1IM3→CF2NH＋CO(P1)为主反应通道.三重态反应通道CF2＋HNCO→36IM1→36TS1→36IM2→HCF2+NCO(3P5)为主反应通道.     

CH3与NO2的反应

用时间分辨傅立叶红外光谱法和量子化学计算，研究了CH3自由基与NO2的基元反应．由248 nm激光光解CH3Br或CH3I得到CH3自由基．首次观测到了振动激发的产物OH、HNO和CO2．另一产物NO也被证实．由此确定了反应通道CH3O+NO，CH2NO+OH 和HNO+H2CO．其中CH3O+NO是主要的反应通道．还用CCSD(T)/6-311++G(df,p)//MP2/6-311G(d,p)的方法对上述通道的机理在理论上做了研究．理论计算的结果与实验观察相符．     

CF2自由基与HNCO反应机理的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP 方法研究了CF2 自由基与HNCO 的反应机理, 并在B3LYP/6-311＋＋G**水平上对反应物、中间体、过渡态进行了全几何参数优化, 通过频率分析和内禀反应坐标(IRC)确定了中间体和过渡态.为了得到更精确的能量值, 又用CCSD(T)/6-311＋＋G**方法计算了在B3LYP/6-311＋＋G**水平优化后的各个驻点的相对能量. 根据统计热力学及用Winger校正的Eyring过渡态理论,利用自编程序,计算不同温度下低势垒反应的平衡常数和速率常数.计算结果表明单重态的CF2 自由基与HNCO 的反应有四条反应通道, 三重态的CF2 自由基与HNCO 的反应有两条反应通道.其中单重态反应通道CF2＋HNCO→1IM1→1TS1→1IM2→1TS2→1IM3→CF2NH＋CO(P1)为主反应通道.三重态反应通道CF2＋HNCO→36IM1→36TS1→36IM2→HCF2+NCO(3P5)为主反应通道.     

C2（a^3Пu）＋NO的反应机理研究

在G2(CC，MP2)理论水平上研究了C2(a^3Пu)自由基与NO分子的反应．计算了反应体系最低二重态势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量，揭示了此反应存在两种反应机理：由NO中的O原子进攻C2自由基形成CCON中间体的CCON机理和NO中的N进攻C2自由基形成CCNO中间体的CCNO机理，分析了对应与这两种反应机理的五个可能的反应通道，得出了由NO中的N原子进攻^3C2自由基，生成中间体CCNO自由基，最终得到产物CN+CO的通道是最有利的通道．     

NCl（a^1△）／I（^2P3／2）传能体系的实验研究

利用微波放电C12／He等离子体作为Cl源，对反应NCl(a^1△) I(^2P3/2)→NCl(X^3∑) I(^2P3/2)进行了实验研究，得到了较大的I(^2P3/2)自发辐射荧光信号，检测到NCl(a^1△，b^1∑)自发辐射荧光光谱在存在少量I(^2P3/2)下发生的显著变化，其中NCl(a^1△)自发辐射荧光信号降低，同时由于I(^2P3/2)的作用，NCl(b^1∑)自发辐射荧光信号大幅度增加。在考察各反应气体流量对I(^2P3/2)自发辐射荧光信号的影响时发现，在本次实验条件下，各种气体的最佳流量：He为1—4mmol/s，I2为0．01—0．03mmol/s，Cl2为1．0mmol/s左右，而HN3流量略大于Cl2流量时信号升高幅度开始变缓，约为Cl2流量的两倍时信号不再有显著的变化。     

自由基OH（X^П,A^2∑^＋）的从头算研究

用分子轨道从头算方法，研究了OH分子的基态(X^П)和激发态(A^2∑^+)。结果表明，对于基态，在QCISD(T)／6—311++G(3df,3pd)理论水平上，键距是0．09704nm，与实验值0．09706nm完全吻合。对于激发态，使用完全活性空间方法(CASSCF)和大基组6—311++G(3df,3pd)，键距是0．10098nm，与实验值0．10121nm基本吻合。从激发态A^2∑^+(v＝0)到基态X^П(v＝0)的垂直跃迁能量是4．4692eV，与实验值4．3980eV也吻合较好。     

硝酸溴与三重态氧原子反应机理的密度泛函研究

用密度泛函理论方法 (B3LYP) ,在 6 311+G(d ,p)水平上对硝酸溴与三重态氧原子的反应进行了研究 ,计算了反应中各驻点物种的平衡构型、振动频率、总能量和零点能 (ZPE) .对计算得到各可能反应途径的过渡态经内禀反应坐标分析加以了证实 ,对反应途径中的键长和能量的变化作了IRC解析 .在B3LYP优化的基础上利用了耦合簇理论方法 (CCSD(T) )在 6 311+G(d ,p)水平上对各驻点物种的单点能进行了修正 .研究表明 ,存在三种可能的反应途径 ,其产物分别为 :cis BrONO和 3 O2 、trans BrONO和 3 O2 以及BrOO和NO2 .其中第三个通道由于活化能垒较低 ,是主要反应 .     

CH(X2∏)+N2O的反应机理研究

在G2(B3LYP/MP2/CC)理论水平上研究了CH(X^2Ⅱ)自由基与氧化二氮（NNO）分子的反应。计算了反应体系的最低二重态势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量，揭示了此反应存在的两种机理和六个通道。基中HC和NNO复合，生成中间体HC(N)NO，解离得到产物HCN+NO，这是最主要的通道之一；HC插入NO键，克服38.9kJ/mol的势垒，产生富能的中间体HC(O)NN，预测了五个反应通道，其中主要反应通道为：NN+HCO.     

NO与SH自由基反应机理及动力学研究

为了探究深度调峰时，燃煤发电机组运行中氮组分与硫组分交互作用对硫组分演化的影响，研究了NO与SH自由基的详细反应机理.采用B3LYP/6-311++G(d,p)方法优化了SH自由基与NO反应路径上各个驻点的几何构型，并通过IRC验证了反应路径的正确性.在CCSD(T)/def2-TZVPP水平上对反应路径上各个驻点进行了能量计算，通过频率矫正和零点能矫正得到了反应在单重态和三重态上的势能面.计算结果表明，反应共有八条反应通道和三种可能产物，分别为P1(SN+OH)、P2(³SO+³NH)、P3(³S+HNO).其中通道(7)(R→³IM8→³IM9→P1)为该反应的优势通道，反应的主要产物为P1，根据传统过渡态理论与变分过渡态理论并结合隧道矫正计算了该反应通道在298～2000 K范围内的反应速率常数，在此温度范围内反应速率常数三参数拟合为k^CVT/Eckart=1.203×10^-2T^4.25exp(-108.2...     

自由基CH（X^2П，α^4∑^-）的光谱数据从头算研究

用分子轨道从头算方法，对CH自由基的基态（X^2П）和低激发态（α^4∑^-）的光谱数据进行了计算。计算结果表明，在基态CH（X^2П）时。在QCISD（T）／6-311G＋＋（3df．3pd）水平上．计算所得的键长R=0.1120981nm，偶极矩μ=1．5891 Debye，υ=2845．43cm^-1均与实验值相吻合，在B3PW91／6-311G＋＋（3df，3pd）理论水平上，计算的基态能量为-38．496143Hartree。误差仅为0．22％；对低激发态CH（α^4∑^-），使用含时的密度泛函方法（TDDPT）和大基组6—311＋＋G（3df，3pd）计算所得的R=0．1094nm，垂直跃迁能量为0．926eV，均与实验结果有较好的吻合。     

氟原子与反式1,3-丁二烯分子反应动力学的理论研究

在CCSD(T)／6-311g(d,p)／B3LYP／6-311g(d,p)的基础上对F原子与反式的1,3-丁二烯的反应体系进行了理论研究．计算中发现,这个反应体系有两个形成中间复合物的通道．同时,理论计算结果表明,在交叉分子束的实验中探测到的H原子是通过这两个形成长寿命的中间复合物的通道产生的．而通过同一个复合物通道,生成C2H3 C2H3F的速率要比生成氢原子的低,在交叉分子束实验中要探测到C2H3 C2H3F通道也是很困难的．理论分析的结果还表明, HF也可能是反应中的一个产物,它主要是通过直接抽取反应产生的．     

气相中Fe+催化CO与N2O循环反应的理论计算研究

采用密度泛函UB3LYP/6–311+G(2d)方法计算研究了Fe+在基态和激发态与CO与N2O反应的反应机理。全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,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,并用UB3LYP/6–311++G(3df,3pd)、单点垂直激发等方法分别进行各驻点单点能校正,四重态和六重态反应势能面交叉点CP确定,计算结果表明,该反应为两步反应,且反应机理都为插入—消去反应,势能面上的两个交叉点能够有效的降低反应的活化能,这在动力学和热力学上都是有利的。     

自由基-分子反应:F+Propene(CH2CHCH3)的从头算研究

采用从头算CCSD(T)/6-311 G(2d,2p)//B3LYP/6-311G(d,p)方法,研究了自由基-分子反应F CH2CHCH3的各种不同的反应通道．该反应主要是通过复合物形成机制进行,即F分别加到碳碳双键的两端形成自由基复合物1和2．这两种亚稳态自由基会解离成三种产物:H C3H5F、CH3 C2H3F和HF C3H5．理论计算结果表明,生成CH3 C2H3F是反应的主要通道,而生成H C3H5F和HF C3H5对产物也有一定的贡献．这一结果和实验符合得很好．