CH2与HNCO反应机理的量子化学研究

异氰酸(HNCO)分解引发的一系列自由基反应是氮氧化物快速消除机理所研究的领域,由于该反应在燃烧化学中讨论氮氧化物NOx的消除过程十分重要,所以获得这些反应准确的位垒就成为实验化学和理论化学所要解决的问题,本文采用量子化学方法,研究了CH2与HNCO体系的反应机理,力求从理论角度给出合理的解释。     

羟基化氧化锌催化甲醇裂解反应机理的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在两种基组水平上研究了羟基化氧化锌催化裂解甲醇反应机理, 优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物几何构型, 并且应用了自然轨道理论(NBO)和分子中的原子理论(AIM)分析了这些物质的成键特征和轨道间的相互作用. 研究中分别采用了羟基化一个ZnO和羟基化两个ZnO作为催化剂的两种简化模型. 结果表明两种不同基组研究所得的反应历程及相应能量变化趋势一致; 羟基化两个ZnO催化剂活化裂解甲醇反应更容易发生.     

几种芳香胺类有机EL材料性质的量子化学研究

几种芳香胺类化合物E-12、E-13、E-14和E-15均为性能良好的有机电致发光（EL）和光致发光（PL）材料·采用量子化学计算方法,用RHF/AM1方法优化其构型,用RHF/CIS方法计算其电子光谱,计算结果与实验值基本吻合。     

单态卡宾与臭氧反应机理的量子化学研究

为了研究单态卡宾与臭氧反应机理,本文采用密度泛函理论Gaussian-3方法(G3B3)优化了反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型。探讨了单态卡宾与臭氧反应可能途径,并通过频率分析对过渡态和中间体进行了验证,研究结果表明：单态卡宾与臭氧反应有两条反应通道,分别具有亲核反应和亲电反应特征,相对而言亲核反应通道较易发生,且为强放热反应。     

儿茶素-胸腺嘧啶分子间相互作用模式的密度泛函研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31+G*基组水平上研究了儿茶素-胸腺嘧啶分子间相互作用机制,得到稳定的儿茶素-胸腺嘧啶复合物13个,并且复合物形成了2个或更多的氢键. 另外,在相同机组水平上进行了振动分析,结果表明儿茶素-胸腺嘧啶复合物间存在N-H…O、C-H…O、O-H…O三种类型氢键,氢键对于复合物的稳定性起着重要的作用. 应用了分子中的原子理论和自然键轨道理论对这13种复合物中氢键的性质和特征进行了分析. 发现所有的氢键复合物进行基组重叠误差校正后的相互作用能为-18.15～-32.99     

CH2 CHF与臭氧反应机理的量子化学研究

用量子化学MP2方法 ,在 6 311++G(d ,p)基组水平上研究了烯烃CH2 CHF与臭氧反应的机理 ,对氟代乙烯臭氧化反应Criegee机理进行了系统的计算 ,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) / 6 311++G(d ,p)水平上计算了它们的能量 .并对它们进行了频率分析 ,以确定中间体和过渡态的真实性 .研究结果表明 ,氟代乙烯与臭氧反应沿Criegee机理是可信的、合理的 .同时研究还发现 ,就氟代乙烯与臭氧反应活性而言 ,其控制步骤的位垒较低 ,可以说氟代乙烯与臭氧反应活性较强 ,也就是说氟代乙烯对臭氧的损耗较大 .     

碘催化苯乙醛与苄胺合成多取代咪唑的反应机理研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31+G(d)基组水平下,研究了碘催化苯乙醛和苄胺发生氧化环化合成多取代咪唑的微观反应机理.对反应通道上反应物、中间体、过渡态和产物进行了结构优化,对优化后的各化合物在B3LYP/6-311++G(d,p)基组下进行单点能计算和零点能矫正,通过振动频率分析及内禀反应坐标(IRC)计算对过渡态进行了验证,并运用自然键轨道理论(NBO)和分子中的原子理论(AIM)分析了化合物的轨道间相互作用及成键特征.研究结果发现:无碘催化时,苯乙醛和苄胺发生氧化环化合成多取代咪唑,其反应速控步骤活化能为514.32 kJ·mol-1,在碘催化作用下,反应速控步骤活化能为145.94 kJ·mol-1.比较研究结果,说明碘能有效催化该反应的进行,碘的催化性能主要表现在活化苯乙醛乙基上的C—H键.我们还采用连续介质模型(PCM)比较研究了4种溶剂化作用对反应的影响,得到的研究结果与实验相吻合.理论预测了有机溶剂二甲亚砜(DMSO)能有效地提高反应产率.     

4-二甲基对巯基苯胺吸附于银簇上的光诱导催化偶联反应机理研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法对4-二甲基对巯基苯胺吸附在Ag簇上催化偶联生成4,4’-二巯基偶氮苯(4,4’-DMAB)的反应机理进行理论研究.对比研究了暗反应条件下和光照条件下4-二甲基对巯基苯胺吸附在Ag簇上发生催化偶联生成4,4’-二巯基偶氮苯(4,4’-DMAB)的反应机理.为了了解4-二甲基对巯基苯胺中的巯基端S原子吸附在银簇上对反应的影响,比较研究了4-二甲基对巯基苯胺中的N和S原子同时吸附和仅N原子吸附在银簇上两种条件下的化学反应机理.用自然键轨道(NBO)理论和分子中的原子理论(AIM)分析了分子轨道间相互作用和成键特征.研究结果发现:该反应的关键在于氨基端两个甲基的脱去,在暗反应和光照条件下,两端吸附时第二个甲基脱去所需活化能均很高,分别为57.95、63.88 kcal/mol,表明光照在反应中没起到催化作用.暗反应条件下巯基端吸附起到助催化作用,反应为两端协同催化过程.光照条件下银簇两端协同催化过程表现得不明显.     

温度对α-Al2O3(0001)表面吸附生长ZnO影响的DFT研究

用密度泛函理论的甲面波赝势法对 ZnO 在α-Al_2O_3(0001)表面吸附生长进行了动力学计算.400、600、800℃时,平均每个 ZnO 的吸附能分别为4.16±0.08、4.25±0.11、4.05±0.23eV.温度对 ZnO/α- Al_2O_3(0001)界面有显著影响.400℃的 ZnO 的吸附生长中未出现 Zn 六角对称的偏转,计算得到 ZnO[10(?)0]明显平行于基片[10(?)0], 该温度有利于最外层为 Zn 原子的薄膜表面.600℃的 ZnO 吸附生长过程中存在两种表面结构,一种是表面原子终止于 Zn,ZnO 薄膜[10(?)0]//基片[10(?)0]；另一种结构是表面原子终止于 O,ZnO 薄膜[10(?)0]//基片[11(?)0],这两种表面结构有大约1.6eV 的能垒,后者更稳定.因此,600℃左右是蓝宝石上生长 ZnO 薄膜的理想温度,有利于形成 Zn-O-Zn-O-Zn-O 双层为单元的纤锌矿结构.该温度下,Zn-O 平均键长为0.190±0.01nm,其 ELF 值表明(基片)O-Zn-O 具有明显的共价键特征,而(Zn)O-Al(基片)表现出明显的离子健特征.800℃下,基片表面 Al、O 原子离解导致表面界面结构混乱,没有出现 Zn 六角对称结构.     

NH自由基与臭氧反应机理的理论研究

用量子化学从头计算方法,在HF/6-31 ++ G**水平研究了臭氧与NH三线态活性自由基反应的微观机理,优化得到反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型.用MP2/6-31++G**//HF/6-31 ++ G**方法计算能量,同时进行零点能校正.研究结果表明:NH三线态活性自由基与O3反应首先生成稳定中间体HNO3,然后中裂解生成HNO和O2.