方酸构象和振动光谱的从头算研究

在6-31G^*^*水平上对方酸(3, 4-二羟基-3-环丁烯-1, 2-二酮)三种构象异构体进行了SCF计算。结果表明ZZ型异构体最稳定, ZE型次之。用等键反应能量分析方酸的稳定性, 并与苯作比较, 讨论方酸的芳香性。在6-31G水平上计算了方酸三种构象的振动频率。     

单取代苯的多重散射Xα研究

多重散射Xα方法讨论了氟苯、苯胺、硝基苯和苯腈的电离能、π轨道的电荷分布、π轨道的系数及等值图形. 表明多重散射Xα方法的波函数和电荷分布在描述取代苯活化位置方面存在某种局限性, 讨论了改善的可能途径.     

化学反应的内禀反应坐标法I:甲硫醛脱氢反应的IRC解析

本文用内禀反应坐标法讨论了甲硫醛分子的脱氢反应机理. 在4-31G基组上对此反应做了量子化学从头计算和反应路解析, 得出过渡态结构, 反应势能曲线, 活化能, 反应热以及沿反应坐标反应系的一些物理量的变化, 并对过渡态做了振动分析. 所得结果与甲醛,甲硫醇和甲醇等分子的脱氢反应结果做了对比. 还给出沿反应坐标分子间弹性碰撞阶段和最佳碰撞角等信息. 同时, 计算了反应的频率因子A,讨论了反应速率常数k值与温度的关系.     

环氧乙烷与胺基负离子反应过渡态的量子化学研究

本文用SCF MO ab initio法研究了环氧乙烷与NH~2^-的亲核置换反应.用能量梯度优化方法(辅以可变尺度法)优化出了反应物与产物的平衡几何构型,与实验对应较好.用Powell的对梯度的Euclidean范数σ求极小的方法优化出了过渡几何构型,并从过波态的力常数矩阵求得了相应于反应坐标的频率为821icm^-1,从而对求出的过渡态进行了确证.用STO-3G基组求出该反应的活化能为44.50kJ.mol^-1,由过渡态和产物的几何构型得出NH~2^-基本上沿环氧乙烷的"弯键"方向进攻.将过渡态看成由变形后的反应物分子与进攻试剂形成的"超分子",用Morokuma的能量分解方案对它们之间的相互作用能进行分解,得出了电荷迁移相互作用和静电相互作用在反应中都起重要作用的结论.     

势能面特征与过渡态熵及A因子

反应体系的势能面,对了解反应的微观过程起着重要的作用,它的特征决定了化学反应的机理.原则上,由反应体系的Schrodinger方程的解,可得到体系能量随核间距变化的函数,从而获得势能面.除少数简单反应外,几乎无法精确求得复杂反应体系的势能面.因而,除从头算法外,人们先后发展了计算势能面的一些半经验方法.对某一反应,文献中可能记载好几个势能面,因此,在分析反应或计算反应的各物理量时,应当说明所应用的是何种势能面.我们曾指出,过渡态熵的可靠性,有赖于提供过渡态参数的势能面.本文从下述基元反应     

水分子垂直电离能的从头计算

分子的芯电子和价电子电离能可用XPS和UPS测得,并可作理论上的近似计算,其中ab initio Hartree-Fock SCF LCAO-MO法是目前广泛采用的一种方法.它所作的三个近似(非相对论近似、Born-Oppenheimer近似和单电子近似)很明确.除了几个基本物理常数外,不再引进任何参数.但是计算中选用的基函数对所得结果的精确度有较大影响.因此,常常需要以扩大的Slater型函数(STF)或Gaussian型函数(GTF)为基函数.由于所需计算的双电子积分的数目正比于基函数数目的四次方,这样就会使计算化费的计算机时间大大增     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 3: 碱金属阳离子－苯 复合物体系的量子 化学研究

运用abinitioHartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子－苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子－苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200^-^1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm^-^1的苯的C--H振动红外活性消失。     

Self-assembly of block copolymers grafted onto a flat substrate:Recent progress in theory and simulations

Block copolymers are a class of soft matter that self-assemble to form ordered morphologies on the scale of nanometers, making them ideal materials for various applications. These applications directly depend on the shape and size of the self-assembled morphologies, and hence, a high degree of control over the self-assembly is desired. Grafting block copolymer chains onto a substrate to form copolymer brushes is a versatile method to fabricate functional surfaces. Such surfaces demonstrate a response to their environment, i.e., they change their surface topography in response to different external conditions. Furthermore, such surfaces may possess nanoscale patterns, which are important for some applications; however, such patterns may not form with spun-cast films under the same condition. In this review, we summarize the recent progress of the self-assembly of block copolymers grafted onto a flat substrate. We mainly concentrate on the self-assembled morphologies of end-grafted AB diblock copolymers, junction point-grafted AB diblock copolymers(i.e.,Y-shaped brushes), and end-grafted ABA triblock copolymers. Special emphasis is placed on theoretical and simulation progress.     

氨基络合物制备氨硼烷及放氢性能研究

以NaBH₄为硼源、氨基络合物Ni(NH₃)₆Cl₂为氨源制备高储氢容量的氨硼烷(NH₃BH₃, Ammonia Borane, AB)及其放氢性能研究. 通过XRD, FTIR, ¹¹B NMR, ICP等手段分析表征了所制备产物的组成和纯度, 在此基础上探究了原料比例、反应温度、时间和溶剂等因素对产物的影响. 同时, 对不同原料比制得氨硼烷的热解放氢性能进行了研究. 实验结果表明: 当物质的量NaBH₄∶Ni(NH₃)₆Cl₂＝2∶1经过10 h的反应, 得到了纯度非常高的氨硼烷(纯度＞99%)|以NaBH₄∶Ni(NH₃)₆Cl₂＝3∶1得到的氨硼烷, 当以2 ℃/min进行升温时, 氢气释放主要集中在第一步, 并且没有硼烷和硼嗪等杂质气体的产生. 另外, 在产物中得到了金属Ni纳米颗粒, 经洗涤干燥后其粒径大小可控制在10 nm左右, 在催化氨硼烷等材料的水解放氢方面具有潜在的应用价值.     

Surface modification of Mg2B2O5 whisker and its effect on the mechanical properties and thermostability of polycarbonate/Mg2B2O5w composites

The Mg₂B₂O₅ whiskers (Mg₂B₂O₅w) were modified by boric acid ester (BE) coupling agent and used to prepare polycarbonate (PC) composites. Surface wettability test and evaluation of dispersibility of BE-modified Mg₂B₂O₅w (BE-Mg₂B₂O₅w) in n-heptane were carried out by water contact angle measurement and polarizing microscopy, respectively. The surface chemical characteristics of BE-Mg₂B₂O₅w and estimation of the amount of tightly bonded organic modifier were examined by Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) and thermogravimetric analysis (TGA), respectively. The influence of BE-Mg₂B₂O₅w on the mechanical property, morphology and thermostability of PC composites was investigated by using universal testing machine, scanning electron microscopy (SEM), dynamic mechanical analysis (DMA) and TGA, respectively. It was found that BE was successfully grafted to the surface of Mg₂B₂O₅w, and the hydrophobic BE-Mg₂B₂O₅w leads to high ratio of adhesion work to interfacial tension between PC and BE-Mg₂B₂O₅w, and its better dispersibility in n-heptane. Furthermore, the incorporation of BE-Mg₂B₂O₅w into PC matrix resulted in higher tensile properties of PC/BE-Mg₂B₂O₅w than that of PC/Mg₂B₂O₅w composites and lower maximum weight loss rate than that of PC. The storage modulus of the PC/Mg₂B₂O₅w composites increased obviously as a function of whisker content, especially for the composites with BE-Mg₂B₂O₅w, but the T_g value changed little.