SiC(X~3Ⅱ)的结构与势能函数的从头计算

应用密度泛函理论B3LYP和B3P86以及组态相互作用方法 CCSD,CCSD(T),QCISD和QCISD(T),采用6-311g,6-311G(df),6-311+G(d,p),6-311++G(3df,3pd),aug-cc-pvdz和D95(d)多种基组,优化计算了SiC分子的平衡结构和能量.通过优化计算结果和实验数据R=0.171 82nm进行对比,选择B3LYP/6-311G(df),CCSD/6-311G(df)和QCISD/6-311G(df)方法对SiC(X3Ⅱ)分子进行单点能扫描,同时计算其光谱参数(Be,αe,ωe,ωexe)和力常数(f2,f3,f4),这些计算结果与实验数值相吻合,为研究SiC/SiC复合材料提供了理论数据参考.     

HeLi^n^+(n=0, 1)簇合物的稳定性和垂直激发态光谱

本文用ab initio研究了簇合物HeLi^n^+(n=0, 1)的几何构型和成键性质。在MP2(FULL)/6-31G**, 水平优化所得LeLi^+的平衡键长为0.2062nm, 与实验值0.205nm十分吻合。比较了HeLi^+(X^1∑^+和a^3∑^+), HeLi(X^2∑^+和a^4II)以及HLi(X^1∑^+)的稳定性, 计算了HeLi^+基态的相关能, 势能曲线和垂直激发态光谱。计算采用了6-31G**, 6-311G**,6-311G(2df, 2pd), 6-311G(3df, 2pd)和6-311+G(3df, 2pd)基组; 采用的方法包括MP2(FULL), MP4, MCSCF, MRSDCI, CCD和ST4CCD。计算表明, 同价HeLi^n^+中激发态的离解能均远比基态的大, 其中HeLi^+(a^3∑^+)的离解能最高(60.49kj/mol),说明激发态是稳定束缚态。HeLi^+基态比等电子体HLi分子基态的稳定性小得多。HeLi^+由A^1∑^+到B^1II的垂直跃迁(3σ→1π)振子强度较大而垂直跃迁能较小。     

CCl和CCl2(1A1)的结构与势能函数

利用Gaussian03软件包,采用多种方法和多种基组对CCl和CCl2分子的基态结构进行优化计算,优选出B3P86/6-311+ G(3 df)方法对CCl分子进行计算得到基态为X2Ⅱ、键长RCCl=0.164 42 nm,谐振频率we=886.3062 cm-1;优选出B3P86/6-311G( 2df)方法对CC...     

KH(KD)分子基态(X~1Σ~+)的结构与势能函数研究

利用群论及原子分子反应静力学的有关原理,推导了KH(KD)分子基态X1Σ+的电子态和合理的离解极限.采用Gaussian03程序包中的多种方法和基组,对KH(KD)分子基态X1Σ+的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过比较计算结果,发现B3LYP为最优方法,6-311g(3df,3pd)为最佳基组.运用优选出的方法和基组对KH(KD)分子基态进行了单点势能扫描,然后分别采用Murrell-Sorbie函数及修正的Murrell-Sorbie+c6函数进行了非线性最小二乘拟合,得到了KH(KD)分子基态的势能函数和相应的光谱常数.计算结果表明,利用修正的Murrell-Sorbie+c6函数计算所得的光谱常数与实验数据吻合得更好.     

BF分子X1∑+,A1∏和B1∑+电子态的势能函数

使用SAC/SAC-CI和D95＋＋,6-311＋＋g,6-311＋＋g^＊＊及D95（d）基组,分别对BF分子的基态X^1∑^＋、第一简并激发态A^1∏和第二激发态B^1∑^＋的平衡结构和谐振频率进行优化计算.对所有计算结果进行比较,得出6-311＋＋g^＊＊基组为最优基组.运用6-311＋＋g^＊＊基组和SAC方法对基态X^1∑^＋,SAC-CI方法对激发态A^1∏和B^1∑^＋进行单点能扫描计算,并用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到相应电子态的势能函数解析式,由得到的势能函数计算了与X^1∑^＋,A^1∏和B^1∑^＋态相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.     

BF分子X1∑+,A1∏和B1∑+电子态的势能函数

使用SAC/SAC-CI和D95++,6-311++g,6-311++g**及D95(d)基组,分别对BF分子的基态X1∑+、第一简并激发态A1∏和第二激发态B1∑+的平衡结构和谐振频率进行优化计算.对所有计算结果进行比较,得出6-311++g**基组为最优基组.运用6-311++g**基组和SAC方法对基态X1∑+,SAC-CI方法对激发态A1∏和B1∑+进行单点能扫描计算,并用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到相应电子态的势能函数解析式,由得到的势能函数计算了与X1∑+,A1∏和B1∑+态相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.     

OCl2分子基态势能曲线的从头算研究

采用三重激发耦合族理论(CCSD),使用多种基组对OCl2分子基态结构进行几何优化,选出最优基组6-311G(2df)对OCl2分子的离解能、谐振频率和力常数等进行了计算,其结果与实验值符合很好.在此基础上推导出OCl2分子基态的多体展式势能函数,其等值势能曲线正确反应了OCl2分子的结构特征及势阱深度,进一步讨论了Cl+OCl和O+ClCl分子反应的势能面特征.这些结果可用于微观反应动力学的研究.     

I＋HI（y=0）→IH（y′=0）＋I体系散射共振态的理论研究

在QCISD(T)//MP2水平下，分别采用6-311 G基组和SDD基组对重-轻-重反应I HI(p=0)→IH(√=0) I中的H和I的偏分势能面进行了abinitio计算.指认出在0～0.58eV碰撞能范围内所产生的6个散射共振态为Feshbach共振，并与文献报道的量子散射理论计算与高分辨阈值光分离光谱实验结果进行了比较.     

BH分子X~∑~+、A~1Ⅱ和B~1∑~+态的势能函数

利用SAC/SAC-CI方法,使用D95++、6-311++g及cc-PVTZ等基组,对BH分子的基态(X1撞+)、第一简并激发态(A1装)及第二激发态(B1撞+)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过对三个基组计算结果的比较,得出了cc-PVTZ基组为三个基组中的最优基组的结论;使用cc-PVTZ基组,利用SAC的GSUM(groupsumofoperators)方法对基态(X1撞+),SAC-CI的GSUM方法对激发态(A1装和B1撞+)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到了相应电子态的完整势能函数;从得到的势能函数计算了与基态(X1撞+)、第一简并的激发态(A1装)和第二激发态(B1撞+)相对应的光谱常数(Be、琢e、棕e和棕e字e),结果与实验数据较为一致.其中基态、第一激发态与实验数据吻合得较好.     

BH分子X1∑+、A1∏和B1∑+态的势能函数

利用SAC/SAC-CI方法,使用D95++、6-311++g及cc-PVTZ等基组,对BH分子的基态(X1∑+)、第一简并激发态(A1∏)及第二激发态(B1∑+)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过对三个基组计算结果的比较,得出了cc-PVTZ基组为三个基组中的最优基组的结论;使用cc-PVTZ基组,利用SAC的GSUM(group sum ofoperators)方法对基态(X1∑+),SAC-CI的GSUM方法对激发态(A1∏和B1∑+)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到了相应电子态的完整势能函数;从得到的势能函数计算了与基态(X1∑+)、第一简并的激发态(A1∏)和第二激发态(B1∑+)相对应的光谱常数(Be、αe、ωe和ωeXe),结果与实验数据较为一致.其中基态、第一激发态与实验数据吻合得较好.     

BF分子X~1Σ~+,A~1Π和B~1Σ~+电子态的势能函数

使用SAC/SAC-CI和D95++,6-311++g,6-311++g**及D95(d)基组,分别对BF分子的基态X~1Σ~+、第一简并激发态A~1Π和第二激发态B~1Σ~+的平衡结构和谐振频率进行优化计算.对所有计算结果进行比较,得出6-311++g**基组为最优基组.运用6-311++g**基组和SAC方法对基态X~1Σ~+,SAC-CI方法对激发态A~1Π和B~1Σ~+进行单点能扫描计算,并用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到相应电子态的势能函数解析式,由得到的势能函数计算了与X~1Σ+,A~1Π和B~1Σ~+态相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.     

NaC分子基态及其低电子激发态

运用包含Davidson修正的多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法结合6-311++G(3df,3pd)基组计算了NaC分子基态(X4∑)以及三个低电子激发态(a2Π, b2∑, A4Π)的势能曲线(PECs), 确定出相应态的平衡键长Re和垂直激发能Te. 然后将PECs拟合到Murrel-Sorbie(MS)解析势能函数形式, 继而获得各态的光谱数据: 谐振频率ωe、离解能De、非谐性常数ωeΧe、转动常数Be、Drot和振转耦合常数αe. 计算结果表明: X4∑、a2Π、b2∑是三个束缚电子态. 基态X4∑的平衡键长为0.2259 nm, 谐振频率为431 cm-1, 离解能为1.92 eV, 目前计算值与实验结果和其它理论值一致. a2Π和b2∑激发态的核间距、谐振频率分别为0.2447、0.2369 nm 和329、335 cm-1, Te分别为1.58 和1.75eV, De则为0.71和0.42 eV. A4Π态为排斥态, 其相对基态的垂直激发能为2.48 eV. 通过求解核运动的薛定谔方程找到了转动量子数J=0时NaC分子三个低电子态(X4∑, a2Π, b2∑)的全部振动能级和转动惯量.     

X…H2O（X=Li，Na，K）非线性光学性质的从头算理论

在MP2水平上采用6-311G基组计算了van der Waals复合物X…H2O(X=Li, Na, K)的非线性光学性质(μ, α, β), 讨论了基组效应和电子相关效应对计算结果的贡献. 在MP2/6-311++G(2df, 2pd)水平上计算得到的三个复合物分子X(X=Li, Na, K)•••H2O的非线性光学性质. 结果表明, 三种复合物分子均具有巨大的一阶超极化率, 其中最外层电子的弥散特性对一阶超极化率有很大的影响.     

脯氨酸的构象及性质

用X3LYP法在6-311++G(d, p)和6-311++G(3df, 3pd)基组水平上对脯氨酸15种构象的几何结构、相对能量、电子结构、红外光谱、偶极矩、极化率等性质进行了研究, 并与PBE1PBE/6-311++G(d, p)的结果和文献相比较, 从而得到: (1) 的脯氨酸的15种构象中能量最低的有4种, 不同构象中存在着强弱不同的5种氢键, 其中以N…H—O氢键最强, 并存在特殊的C—H…O=C氢键. 两种方法计算的几何结构数据相近, 均与实验值吻合; (2) 在构象相对能差计算方面, X3LYP具有明显的优势, 用中等基组就可以得到与高水平从头算法和大基组相同的结果, 而PBE1PBE法计算的相对能值则相差较大; (3) 脯氨酸不同构象中偶极矩最大和极化率最小的是最稳定的构象1和2, 两种方法计算的结果一致.     

硫氧分子阴离子的QCISD方法研究

使用二次组态相互作用（QCISD）方法和6－311G（d),6-311+G(d),6-311G(2d) 及6－311＋G(2d)基组研究了SO2^-和SO3^-的分子结构，超精细偶数常数（hfcc)及 其对应的分子的绝热电子亲合势（AEA）。发现在QCISD／6－311＋G（2d)水平上计 算的两个分子离子的结构，hfcc值（在^33S和^17O上的）和AEA值与实验值符合得 都很好（除SO^3-中的在^33S上的hfcc值比实验值小23％）。作为比较，我们使用 相同基组作了B3LYP方法计算，得到的超精细偶合常数和AEA值却都与实验符合得不 好。     

I+HI(v=0)→IH(v′=0)+I体系散射共振态的理论研究

在 QCISD ( T) / / MP2水平下 ,分别采用 6-3 1 1 ++G* * 基组和 SDD基组对重 -轻 -重反应 I+HI(ν=0 )→ IH(ν′=0 ) +I中的 H和 I的偏分势能面进行了 ab initio计算 ,指认出在 0～ 0 .5 8e V碰撞能范围内所产生的 6个散射共振态为 Feshbach共振 ,并与文献报道的量子散射理论计算与高分辨阈值光分离光谱实验结果进行了比较 .     

HPS2异构体结构与相对稳定性

在MP2/6-311++G(d,p)和QCISD(t)/6-311++G(3df,2p)(单点)水平下计算得到了包括9个异构体和15个过渡态的HPS2势能面.其中,异构体trans-HSPS(E1)的能量最低, 其次是cis-HSPS(E2)和HPS(S)(C2_V,E3),能量分别比trans-HSPS(E1)高3.43和14.17 kJ/mol.计算结果表明,异构体E1,E2,E3和立体的三元环结构的异构体HP(S)S(C_S,E4), 及与E4共存的trans-HPSS(E5)和cis-HPSS(E6)具有一定的稳定性.在QCISD(t)/6-311++G(3df,2p)//MP2/6-311++G(d,p)并包含零点能水平下,PH和S₂反应生成的E6和E5分别越过65.75和71.73 kJ/mol的势垒就可以异构化为具有较高动力学稳定性的产物E4, 计算结果对实验认定的产物是cis-HPSS(E6)的结论进行了修正.     

HAsO~2异构体结构、相对稳定性与体系势能面

在MP2/6-311++G(d,p)和QCISD(T)/6-311++G(3df,2p)(单点)水平下计算得到了包括9个异构体和10个过滤态的HAsO~2体系势能面。在势能面上，异构体cis-HOAsO(E1)的能量是最低的，其次是trans-HOAsO(E2)和HAsO(O)(C~2~V,E3)，能量分别比cis-HOAsO高13.15和192.74kJ/mol。根据体系的势能面，异构体E1，E3及cis-HOOAs(E6),trans-HOOAs(E5)具有一定的动力学稳定性，在实验中应该可以观测到。AsH和O~2反应的第一步产物将会异构化为具有较高动力学稳定性的异构体E3；而OH和AsO反应可直接生成E1。计算结果与HPO~2,HPS~2,HNO~2,HNS~2等价电子相同的分子的势能面进行了比较。     

I+HI(υ=0)→IH(υ′=0)+I体系散射共振态的理论研究

在QCISD(T)//MP2水平下,分别采用6-311++G**基组和SDD基组对重-轻-重反应I+HI(υ=0)→IH(υ′     

CH2＝CHCl与O(3P)反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论和QCISD (Quadratic configuration interaction calculation)方法, 对O(³P)与CH₂CHCl的反应进行了理论研究. 在UB3LYP/6-311＋＋G(d,p), UB3LYP/6-31＋＋G(3df, 3pd)计算水平上, 优化了反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型, 并在UQCISD(T)/6-311＋＋G(2df,2pd)水平上计算了单点能量. 为了确证过渡态的真实性, 在UB3LYP/6-311＋＋G(3df,3pd)水平上进行了内禀坐标(IRC)计算和频率分析, 并确定了反应机理. 研究结果表明, 反应主要产物为CH₂CHO和Cl.