基于计算谱学的纳米材料结构表征及其在石墨烯氧化物中的应用

从理论上对材料结构进行表征一般是基于第一性原理电子结构计算对可能的结构模型进行能量分析, 从而得到材料的基态构型. 而经过复杂路径合成的纳米材料并不总是处于基态能量构型. 因此, 对可能的结构模型进行计算谱学模拟, 然后直接与实验谱图对比, 可以提供更为可靠的结构信息. 本文简单介绍了谱学模拟的理论背景, 以石墨烯氧化物为例展示了计算谱学在复杂纳米材料结构表征中的关键作用.     

FONO2低能激发态和光电子谱的理论研究

采用CASSCF方法和ANO-S基组计算了FONO2分子及其阳离子的低能激发态, 并采用CASPT2方法进行能量校正. 预测了在低能激发态时FONO2分子的几何结构发生了很大变化, 从基态的平面构型转变为空间的几何构型. 然而在阳离子中没有发生相似的几何构型改变. 此外, 在分子的基态几何构型下, 设计并计算了相应阳离子的垂直离子势, 对分子的光电子谱给出了详细的解释.     

乙基溴及其阳离子的低能激发态从头算研究

应用ANO-S基组以及ECP基组在CASSCF理论水平下计算了乙基溴及其阳离子的低能激发态几何构型, 并应用CASPT2方法对动态相关能进行单点能校正. 根据乙基溴基态能量和相应阳离子电子态的能量差对光电子谱(Photoelectron spectrum)的谱线进行了理论指认. 在乙基溴的基态预测几何下, 进行了谐振频率计算, 对各个振动频率进行了理论指认. 计算结果与实验值符合得较好.     

物理化学学报投稿范围

正1.热力学,动力学和结构化学(化学平衡与热力学参数、量热学、非平衡态热力学与耗散结构、统计热力学、宏观动力学、分子动态学、超快动力学、激发态、溶液化学、复杂流体、溶液结构、大气化学、动态结构、分子结构、体相结构、簇、谱学)2.理论与计算化学(量子化学、统计力学、模拟方法与应用、计算化学、化学信息学)3.电化学和新能源(电极过程动力学、界面电化学、电催化、谱学电化学、电化学表面科学、材料电化学、光电化学、纳米电化学、电化学能量转换     

物理化学学报

正投稿范围1.热力学,动力学和结构化学(化学平衡与热力学参数、量热学、非平衡态热力学与耗散结构、统计热力学、宏观动力学、分子动态学、超快动力学、激发态、溶液化学、复杂流体、溶液结构、大气化学、动态结构、分子结构、体相结构、簇、谱学)2.理论与计算化学(量子化学、统计力学、模拟方法与应用、计算化学、化学信息学)3.电化学和新能源(电极过程动力学、界面电化学、电催化、谱学电化学、电化学表面科学、材料电化学、光电化学、纳米电化学、电化学能量转换     

物理化学学报

正1.热力学,动力学和结构化学(化学平衡与热力学参数、量热学、非平衡态热力学与耗散结构、统计热力学、宏观动力学、分子动态学、超快动力学、激发态、溶液化学、复杂流体、溶液结构、大气化学、动态结构、分子结构、体相结构、簇、谱学)2.理论与计算化学(量子化学、统计力学、模拟方法与应用、计算化学、化学信息学)3.电化学和新能源(电极过程动力学、界面电化学、电催化、谱学电化学、电化学表面科学、材料电化学、光电化学、纳米电化学、电化学能量转换与储存、腐蚀电化学)     

Pt_nNi_m（n＋m=7,n,m≠0）团簇结构稳定性与磁学性质

采用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法在LANL2DZ基组水平上对PtnNim团簇的各种可能构型进行了几何结构全优化,得出了它们的基态构型,并对其稳定性和磁学性质进行了计算研究.研究结果表明：PtnNim团簇的基态结构都为立体结构,对称性较低,多重度较高,Pt5Ni2团簇的稳定性最好;从磁性上看,Pt...     

CnAl2（n=1-10）团簇的结构特征与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G*水平上对CnAl2(n=1-10)团簇的几何构型和电子结构进行了结构优化和振动频率计算.结果表明,富铝的CAl2团簇基态结构为折线型面状结构,多碳和双聚体的CnAl2团簇基态结构均为Al原子端基配位的线状结构.通过对基态结构的能量分析,得到了n为偶数的CnAl2团簇比n为奇数稳定的结论.     

CnAl2 (n=1-10)团簇的结构特征与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311G*水平上对CnAl2 (n=1-10)团簇的几何构型和电子结构进行了结构优化和振动频率计算. 结果表明, 富铝的CAl2团簇基态结构为折线型面状结构, 多碳和双聚体的CnAl2团簇基态结构均为Al原子端基配位的线状结构. 通过对基态结构的能量分析, 得到了n为偶数的CnAl2团簇比n为奇数稳定的结论.     

原子团簇Ge11同分异体的密度泛函研究

用分子图形软件设计出多种Ge_11原子团簇模型,使用B3LYP密度泛函方法进行几何构型优化和振动频率计算,比较了14种同分异构体的总能量,得到了新的基态构型。锗原子团簇的大部分原子以三、四、五和六配位成键。在Ge11原子团簇中,双角反四棱柱衍生出来的构型能量较低,它是设计大分子锗原子团簇初始模型的重要结构单元。由三棱柱演变的构型能量居中。带心结构和共边构型带有高配位原子,其总能量较高,是不稳定的结构。     

丙酮团簇的多光子电离解离与结构计算

用355nm激光多光子电离解离飞行时间质谱观测到在超声分子束中形成的最多为12个分子的团簇离子及其碎片.用密度泛函方法对n=2～5的丙酮团簇结构进行计算,给出了优化构型及其基态能量.结果表明,两个丙酮分子组成团簇时稳定结构为近似垂直构型.3～5个丙酮分子组成团簇时以环状结构最稳定.     

现代测试技术在纳米材料研究中的应用

对电子显微技术、衍射技术、谱学技术及热分析技术的原理、特点及其在纳米材料中的应用作了评述。在此基础上指出：综合使用各种不同的分析和结构表征方法,可对纳米材料的结构和性能进行有效研究,从而指导其应用。     

PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN)和PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3 (PMNT)中几种局域结构与晶格形变的从头算研究

建立了钙钛矿结构铌镁酸铅PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)的2×2×3复晶胞模型; 采用ab initio方法讨论了PMN晶体各种可能构型的稳定性; 选取了PMN三种高、中、低稳定性的代表构型, 并对Ti替换B位离子后的结构进行了结构优化. 计算结果表明复晶胞刚性模型的最低和最高能量差约0.74 a.u. (1940 kJ); Pb2＋离子结构框架的形变是PMN晶格发生形变的主要因素; 在不考虑被替换离子电荷差异的情况下, MgO6含量越少越有利于Ti离子替换Nb与晶胞的形变. PMNT材料中构型的分布和局域形变取决于生长PMNT材料的工艺过程.     

含BN旋转轴的光驱动分子马达的理论设计和机理研究

依据B=N键与C=C键的电子结构相似性,以Feringa型二苯乙烯型光驱动分子马达（CC-stilbene）为母体,设计了含极性旋转轴的模型马达BN-stilbene.CASPT2//CASSCF计算结果表明,优化所得的BN-stilbene分子的基态存在四个与CC-stilbene马达结构相似、相对能量一致的螺旋异构体;B=N极性共价双键对BN-stilbene的基态和激发态电子结构有显著影响.对BN-stilbene模型马达的工作机理研究表明,极性旋转轴的引入使得BN-stilbene中S₁/S₀-CI与激发态中间体构型更加相似且能量更低,同时可增加旋转的驱动力,起到改进分子马达光异构化过程的单向性的目的.     

抚顺油页岩干酪根热解反应性分子动力学-量子力学模拟

采用MS（Materials Studio 2017）软件中Forcite模块,对自主构建的抚顺油页岩干酪根二维结构模型进行能量最小化分子动力学模拟,通过能量最优化过程得到干酪根初始优化结构。在此基础上进行分子动力学退火模拟,获得全局能量最优化构型,即油页岩干酪根分子三维结构模型。基于密度泛函理论的量子力学模拟方法,计算分析干酪根三维结构模型的动力学、键能、键级、电荷密度等参数,分析化学活性位点,探讨了干酪根热解微观化学演化机理,进而预测了反应性。     

正、负和中性TiP10团簇结构与电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法研究了正、负和中性TiP10团簇的几何构型和电子结构. 计算结果表明, 中性TiP10团簇的基态构型为金属夹心结构, 正、负离子团簇同样具有该基态稳定结构. 通过对基态稳定结构的分子轨道分析表明, δ键对形成夹心结构起到重要作用. 理论计算得到的中性TiP10团簇的垂直和绝热电离能分别为7.84和7.68 eV, 垂直和绝热电子亲和势分别为3.18和3.35 eV.     

CnAl (n=2-11)团簇的结构特征与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311++G**水平上对CnAl(n=2-11)团簇的几何构型和电子结构进行了结构优化和振动频率计算. 结果表明, n=2的CnAl团簇基态结构为Al原子与两个C原子相连形成的环状结构, n=3-11均为Al原子端基配位的线状结构. 通过对基态结构的能量分析, 得到了n为偶数的CnAl团簇比n为奇数团族稳定的结论.     

PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)和PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3(PMNT)中几咱种局域结构与晶格形变的从头算研究

建立了钙钛矿结构铌镁酸铅PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)的2×2×3复晶胞模型;采用ab initio方法讨论了PMN晶体各种可能构型的稳定性:选取了PMN 三种高、中、低稳定性的代表构型,并对Ti替换B位离子后的结构进行了结构优化.计算结果表明复晶胞刚性模犁的最低和最高能量差约0.74 a.u.(1940 kJ);Pb2+离子结构框架的形变是PMN晶格发生形变的丰要因素;在不考虑被替换离子电荷差异的情况下,MgO6含量越少越有利于Ti离子替换Nb与晶胞的形变.PMNT材料中构型的分布和局域形变取决于生长PMNT材料的工艺过程.     

物理化学学报投稿范围

<正>1.热力学,动力学和结构化学(化学平衡与热力学参数、量热学、非平衡态热力学与耗散结构、统计热力学、宏观动力学、分子动态学、超快动力学、激发态、溶液化学、复杂流体、溶液结构、大气化学、动态结构、分子结构、体相结构、簇、谱学)2.理论与计算化学(量子化学、统计力学、模拟方法与应用、计算化学、化学信息学)3.电化学和新能源(电极过程动力学、界面电化学、电催化、谱学电化学、电化学表面科学、材料电     

M0,±6(M=Os,Ir,Pt)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函(B3LYP)方法,在LANL2DZ基组水平上对M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出各团簇的最稳定构型,并对其能量、振动频率、热力学性质、核独立化学位移(NICS)和极化率进行了理论研究.结果表明,M06,±(M=Os,Ir)团簇的基态都是三棱柱结构,Pt-6团簇的基态是平面三角形结构;M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇生成焓都为负值,热力学上是稳定的;NICS值都为负值,表明M06,±(M=Os,Ir,Pt)团簇都具有芳香性,其中Os6-团簇的芳香性最强;从光谱分析来看,Os6的IR和Raman谱的较强吸收峰的个数最多,Ir6的IR和Raman谱的最强吸收峰都只有一个,IR最强吸收峰在137.O和143.5 cm-1之间,Raman谱最强的吸收峰位于169.5 cm-1处;Pt6的IR和Raman谱的最强吸收峰分别位于50.2和194.7 cm-1处.