NO2气相硝化金刚烷的计算研究

运用密度泛函理论(DFT)和半经验MO-PM3方法研究了NO₂气相硝化金刚烷反应机理. 计算结果表明, NO₂不能直接取代金刚烷H; 在B3LYP/6-311＋＋G(3df,2pd)//B3LYP/6-31G* 较高水平下, 对三个可能机理的反应势垒(E_a)的精确计算表明, 该反应的决速步骤为NO₂中O和N进攻1-H的竞争过程, 且1-硝基金刚烷为主要产物. NO₂中O进攻1-H决速反应过程中, 分子几何、原子自然电荷及IR光谱变化表明, C—H键的断裂和N—H键的形成是一个协同过程; 参与新键形成和旧键断裂原子C(1), H(11), O(28), O(29)和N(27)的原子自然电荷及与其相关的键长、键角有明显的变化. 反应过程中体系偶极矩的变化表明, 极性溶剂能降低反应势垒, 有利于反应的进行.     

N-（4-羟基-3-甲氧基苯基亚甲基）糠胺的室温固相合成、晶体结构及二阶非线性光学性质的理论计算

糠胺与香草醛通过室温固相反应合成N-（4-羟基-3-甲氧基苯基亚甲基）糠胺 （C_(13)H_(13)NO_3,M_r = 231.24），用元素分析，IR，~1H NMR和X射线粉末衍 射谱对产物进行了表征，并用X射线单晶衍射法测定了化合物的晶体结构。结果表 明，该晶体属正交晶系，空间群P_2_12_12_1，a = 1.0148(2) nm, b = 1.0806(2) nm, c = 1.0937(2) nm , V = 1.1993(4) nm~3, D_c = 1.281 g/cm~3, Z = 4, F(000) = 488, μ(Mo Kα) = 0.092 mm~(-1), R = 0.0448, wR = 0.1320。用 AM1和INDO-CI方法研究了标题化合物的结构和电子光谱，并在此基础上应用完全态 公式（SOS）采用自编程序计算了二阶非线性光学系数。     

由测不准原理理解振动和转动的零点能

振动存在零点能效应,而转动无零点能效应。后者似乎与量子力学中普遍存在的零点能效应相"违背"。用测不准原理可合理地理解振动零点能和转动无零点能这一似乎"矛盾"的事实。可加深对Heisenberg测不准原理这一微观粒子本质特性的认识。     

铵或胺正离子中氮原子的电荷特征

质子化胺正离子通常以R3HN＋表示,不少学生误以为胺正离子中的N原子也带正电荷。为此,通过量子化学计算,结合实验结果,分析了胺质子化前后各原子的电荷分布及其原因。结果表明：胺正离子（铵离子）中的N原子均无例外地带负电荷,各种取代基对其负电荷值影响较小。     

丙烯酰胺聚合物与氧化铝晶体相互作用的分子动力学模拟

将丙烯酰胺单体分别与丙烯酸(AA)、阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基乙基溴化铵(DMB)、疏水性单体丙烯酸十八酯(OA)共聚,分别得到阴离子聚丙烯酰胺P(AA-co-AM)、阳离子聚丙烯酰胺P(DMB-co-AM)、非离子聚丙烯酰胺P(AM)和疏水性聚丙烯酰 胺P(OA-co-AM)等四种丙烯酰胺高分子絮凝剂. 用分子动力学方法,模拟计算了四种聚丙烯酰胺絮凝剂与氧化铝晶体(012)晶面的相互作用,以获得相应的形变能,结合能及理论排序,为阐释四种高分子絮凝剂的絮凝作用机理提供理论依据. 研究结果表明：四种聚合物分子相对Al₂O₃(012)面的初始位置均已贴近Al₂O₃(012)面,且絮凝剂分子中的O原子与Al₂O₃(012)面的Al原子之间存在强烈的相互作用;与Al₂O₃(012)晶面结合的高分子絮凝剂发生扭曲变形,但形变能远小于相应的非键作用能. Al₂O₃(012)晶面结合能的大小排序为P(DMB-co-AM)>P(OA-co-AM)>P(AA-co-AM)>P(AM), 显示四种絮凝剂中P(DMB-co-AM)的絮凝性能最佳,PAM絮凝效果最差.     

四唑及其衍生物的理论研究 2: 氯代四唑负离子的从头算

用从头计算法, 取6-21G基组, 在MP2水平上, 计算研究了1H-和2H-四唑一氯取代物三种负离子的全优化几何构型和电子结构, 比较讨论了它们的芳香性和稳定性。发现三者均取平面构型, 其芳香性和稳定性次序为: 5-氯四唑负离子>2-氯四唑负离子>1-氯四唑负离子。预示了形成金属配合物时5-氯四唑作为配体的重要性和配位方式。     

介孔TiO2粉体的合成和表征及光催化性能研究

本文以甘油为结构导向剂,运用水热合成法制备了介孔二氧化钛粉体(MT),采用抽提和焙烧两种方法除去结构导向剂.分别对合成的样品、P25和商品TiO2粉末(PT)进行了XRD、TEM、TGA、N2等温吸附-脱附等实验表征,根据TGA计算了样品的表面羟基密度.研究了样品光催化降解甲基橙效率与其表面性质的关系.结果表明,经焙烧除去结构导向剂的样品的比表面最高,达285.3m2·g-1,孔径4nm～6nm,具有良好的光催化降解甲基橙性能.     

1,1-二氨基二硝基乙烯晶体的密度泛函理论研究

对 1,1 二氨基二硝基乙烯晶体进行了DFT B3LYP水平计算 .计算所得晶格能为 -10 5 .81kJ/mol,与文献值相近 .晶体的前线能带较为平坦 ,表明分子轨道能态受分子晶体场的影响较小 .电荷的分布决定了晶体中DADNE以“头 尾”方式通过分子间氢键相连形成层状结构 ,而层与层之间相互作用较弱 .从带隙 4.0eV推知DADNE的导电性介于半导体和绝缘体之间 .前线轨道由C -NO2 的原子轨道所组成 ,说明分子的强共轭性 ,也表明C -NO2 为化学反应活性部位 .C -NO2 键的布居数远小于其它键 ,提示该键为起爆引发键     

掺杂Yb的TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了Yb掺杂TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以苯酚为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了苯酚在TiO2和Yb掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数.结果表明:Yb掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大,同时导致羟基自由基的生成速率增大.Yb掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Yb的最佳掺入量为Yb/Ti摩尔比=0.8%.     

TATB及其衍生物的撞击感度与C-NO2键级的关系

对TATB及其系列衍生物进行了半经验分子轨道PM3和AM1计算，求得全优化几何构型和电子结构．结果发现各化合物分子中C-NO2键的Wiberg键级(WCN)均小于其他C—N或C—C键的键级．实验撞击感度h50%与WCN计算结果之间分别呈三阶成二阶多项式关系，相关系数r≥0．92．当WCN＜0．90时，该值对撞击感度影响甚微，表明属高感度炸药；而当WCN＞0．90时，撞击感度与分子中最小的G—NO2键级WCN呈显的线性关系，WCN增大，撞击感度线性递减，符合判别感度相对大小的“最小键级原理”．