几种稠环芳烃有机EL材料性能的量子化学理论研究

采用量子化学半经验方法（ＲＨＦ／ＰＭ３）对几种稠环芳烃化合物电致发光（ＥＬ）材料的性质进行了理论研究。利用能量梯度法优化构型,对各优化的构型作振动分析,均未出现虚频率。在此基础上,采用ＲＨＦ／ＣＩＳ方法计算其电子光谱。并给出了化合物ＥＬ１,ＥＬ２电子光谱的最大波长λ与ＣＩＳ组态之间的关系。所有计算结果与实验值基本吻合。     

环状氮氢化合物NnHn(n=3~5)的构象研究

应用密度泛函理论对10种环状氮氢化合物异构体进行了研究.利用自然键轨道理论(NBO)和分子中的原子理论(AIM)分析了这些异构体的成键特征、相对稳定性.N-N键长与键临界点的电荷密度存在反比关系.超共轭作用和立体排斥作用计算表明:立体排斥作用和超共轭作用在决定构象稳定性的方面均起了主要的作用.H原子的相对位置的差异影响了键-键立体排斥能的类型.     

2-(氟代己酰胺基)-苯甲醛与NH3反应生成3-(1-亚胺基氟烷基)- 1H-喹啉-2-酮的反应机理理论研究

采用密度泛函方法(DFT)研究了2-(氟代己酰胺基)-苯甲醛与NH3的微观反应机理. 在B3LYP/6-31G*水平上优化了反应物、过渡态、中间体及产物的几何构型, 通过振动分析确认了过渡态的结构, 并用内禀反应坐标方法(IRC)确认反应途径. 应用分子中的原子理论(AIM)分析了这些物质的成键特征. 报道了可能的反应通道, 其中Re→TS1→ IM1→TS2→IM2→TS3→IM3→TS4→IM7→TS11→IM9→TS12→IM10→TS13→IM11→TS14→P1具有相对较低的活化能, 是反应的主要通道, 理论预测的主要产物与实验吻合. 采用连续介质模型(PCM)方法研究了反应体系的溶剂化效应, 结果表明反应过程中各物质的能量比气相要低. 溶剂化效应使转化能垒有一定程度的升高.     

银纳米光催化4-二乙基对巯基苯胺偶联反应机理的研究

采用密度泛函理论(DFT)对4-二乙基对巯基苯胺在Ag5簇上的光诱导催化偶联反应机理进行了理论研究.在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平上(Ag采用赝势基组Lan L2DZ)对反应过程中所有的过渡态、中间体的几何构型进行了优化,通过能量和振动频率分析以及内禀反应坐标(IRC)计算证实了过渡态和中间体的合理性.研究发现4-二乙基对巯基苯胺吸附在银簇上发生偶联反应生成偶氮苯的关键在氨基端两个乙基的脱去,反应过程中存在交叉点,通过"系间窜越"行为才能完成催化偶联过程.     

温度对α-Al2O3(0001)表面吸附生长ZnO影响的DFT研究

The adsorption and the growth of ZnO on α-Al2O3(0001) surface at various temperatures were theoretically calculated by using a plane wave pseudopotentials (USP) method based on density functional theory.The average adsorption energy of ZnO at 400, 600 and 800 ℃ is 4.16±0.08, 4.25±0.11 and 4.05±0.23 eV respectively. Temperature has a remarkable effect on the structure of the surface and the interface of ZnO/α-Al2O3(0001). It is found that the Zn-hexagonal symmetry deflexion does not appear during the adsorption growth of ZnO at 400 ℃, and that the ZnO10-10 is parallel with the 10-10 of the α-Al2O3(0001), which is favorable for forming ZnO film with the Zn-terminated surface. It is observed from simulation that there are two kinds of surface structures in the adsorption of ZnO at 600 ℃: one is the ZnO surface that has the Zn-terminated structure, and whose 10-10 parallels the 10-10 of the substrate surface, and the other is the ZnO10-10 //sapphire 11-10 with the O-terminated surface. The energy barrier of the phase transition between these two different surface structures is about 1.6 eV, and the latter is more stable. Therefore,the suitable temperature for the thin film growth of ZnO on sapphire is about 600 ℃, and it facilitates the formation of wurtzite structure containing Zn-O-Zn-O-Zn-O double-layers as a growth unit-cell. At 600 ℃, the average bond length of Zn-O is 0.190±0.01 nm, and the ELF value indicates that the bond of (substrate)-O-Zn-O has a distinct covalent character, whereas the (Zn)O-Al (substrate) shows a clear character of ionic bond. However, at a temperature of 800 ℃, the dissociation of Al and O atoms on the surface of the α-Al2O3(0001) leads to a disordered surface and interface structure. Thus, the Zn-hexagonal symmetry structure of the ZnO film is not observed under this condition     

CH2F自由基与HNCO反应机理的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311 G(d,p)基组水平上研究了CH2F自由基与HNCO的微观反应机理,优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,通过振动分析验证了所有可能的过渡态;并且还在QCISD(T)/6- 311 G**//B3LYP/6-311 G(d,p)机组水平上计算了相应单点能．找到了CH2F自由基与HNCO反应的7条可行的反应通道,对结果的分析表明,CH2F HNCO→TS8→IM5→TS9→IM4通道的控制步骤活化能最低,是该反应的主要通道．     

煤燃烧中汞与含氯气体的反应机理研究

预测汞的排放及其形态必须了解燃煤烟气中汞的化学反应机理。本文用量子化学从头计算研究了煤燃烧过程中汞与含氯气体的反应机理,优化得到反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型,并计算活化能和反应热效应。采用经典过渡态理论计算反应速率常数,并与文献数据进行比较,结果比较吻合,表明量子化学是研究汞等痕量元素与气体反应的机理和动力学、热力学参数的一种有效手段。     

钴原子催化活化乙烷的反应机理

采用密度泛函理论B3LYP方法分别在两种不同基组水平上, 研究了Co原子催化乙烷反应的反应机理, 优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的构型, 并在同一水平上计算了反应中各驻点的振动频率, 运用自然键轨道理论(NBO)方法分析了各物质的成键情况和轨道间相互作用. 在两种不同基组水平上研究所得的反应历程及相应的能量变化趋势是一致的, 其活化过程可分为C—C键活化及C—H键活化, 分别释放出CH4和H2, 反应速控步骤的活化能后者较前者低, 因此, C—H键的活化较C—C 键活化容易进行.     

CH3(2A′)自由基与臭氧反应机理的量子化学研究

用量子化学UMP2方法，在6-311++G**基组水平上研究了CH3(2A′)自由基与臭氧反应机理，全参数优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型，在UQCISD(T)/6-311++G**水平上计算了它们的能量；并对它们进行了振动分析，以确定中间体和过渡态的真实性；同时应用经典过渡态理论计算了反应的速率常数，并与实验值进行了比较, CH3自由基与臭氧反应速率常数的理论计算结果为: 4.73×10－14 cm3•molecule－1•s－1，与实验报导的结果(k=2.52×10－14 cm3•molecule－1•s－1)很接近，同时发现CH3(2A′)自由基与O3的反应是强放热反应.     

CH_2CH(~2A')自由基与臭氧反应机理的理论研究

用量子化学MP2（full）方法，在6－311+ +G~(**)基组水平上研究了CH_2CH (~2A~＇)自由基与臭氧反应的机理，全参数优化了反应过程中反应物、中间体、过 渡态和产物的几何构型，在QCISD（T,full）/6-311+ +G~(**)水平上计算了它们的 能量，并对它们进行了振动分析，以确定中间体和过渡态的真实性，研究结果表明 ：CH_2CH(~2A~＇)自由基与臭氧反应有两条可行的反应通道，分别为：CH_2CH (~2A~＇)+O_3→TS1→M1→TS2→O_2+OCH_2CH→TS4+O_2→O_2(~3∑_g)+CH_2CHO (~2A~＂)和CH_2CH(~2A~＇)+O_3→M2→TS3→O_2(~3∑_g)+CHO(~2A~＂),后一个反 应通道较容易发生，而且反应活化能小（2.97kJ/mol），说明CH_2CH(~2A~＇)自由 基与臭氧之间的反应活性很强。