羰基硼化合物(BCO)n(n==1～12)的理论研究

运用HF/3-21G方法和密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法, 对羰基硼化合物(BCO)n(n=1~12)的各种可能结构进行了优化, 对在B3LYP/6-31G*水平上得到的几何构型、电子态、结合能、振动频率、核独立化学位移(NICS)、能量二次差分和热力学性质进行了理论研究, 得到了(BCO)n(n=1~12)结构的稳定性信息. 十二种基态结构都是端配位(μ1-CO), (BCO)n(n=1~3, 5, 6) 的基态是线型或平面结构, (BCO)n(n=4, 7~12)的基态是笼状结构; B—C平均键能呈现奇偶交替现象, 偶数的结构比奇数稳定; 能量二次差分得到同样的结论；羰基的振动频率与实验值非常吻合; 热力学性质的研究对实验具有重要的指导意义.     

过渡金属铁配合物Fe(CO)_(5-x)(PR_3)_x的结构与性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对一系列低价铁化合物Fe(CO)_(5-x)(PR_3)_x(x=1~3,R=H,F,Me)的几何结构、电子结构、成键特点以及热力学性质进行了理论研究。结果表明引入膦配体后不会造成Fe(CO)x(PR_3)_(5-x)的几何结构畸变,为略扭曲的三角双锥形。自然键轨道(NBO)分析显示,膦配体与羰基铁基团间存在电荷转移,有效增强Fe-CO之间的共价作用。多数稳定结构Fe(CO)x(PR_3)_(5-x)的第一膦配体解离能要比第一羰基解离能低,预示Fe(CO)_(5-x)(PR_3)_x的反应活性比Fe(CO)5有明显提高。     

钯催化氧化N—H键羰基化反应合成1,3,4⁃噁二唑⁃2(3H)⁃酮杂环化合物机理的理论研究

通过密度泛函理论(DFT)研究了钯催化氧化N—H键羰基化反应合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮杂环化合物的反应机理. 计算结果表明, 这一反应的催化循环包含N1—H活化、 羰基插入、 N2—H活化和还原消除4个阶段. 反应首先通过协同金属化/去质子化机理活化N1—H键, 然后羰基插入Pd—N1键生成稳定的六元金属环中间体, 随后通过一步反应直接发生N2—H键活化, 最后还原消除. 其中, 羰基插入是整个催化循环的决速步骤, 能垒为102.0 kJ/mol. 研究了配体效应和取代基效应, 其结果与已有的实验结果一致.     

异构化能量分解分析Ni2CO5的(18，18)与(18，16)构型竞争

本文研究了中性Ni₂CO₅配合物的势能图,发现一个C_2v双桥羰基新构型,与以前报道的三羰基桥联的D_3h构型竞争Ni₂CO₅的基态结构. 尽管三桥式异构体拥有更有利的(18,18)电子构型,即双金属中心都满足18电子规则,中性的Ni₂CO₅$配合物更倾向于(18,16)电子结构的双桥式几何. 异构化能量分解分析表明,这样的结构优选是静电作用和轨道相互作用极大化的结果.     

过渡金属铁配合物Fe(CO)5-x(PR3)x的结构与性质的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）对一系列低价铁化合物Fe（CO）_5-x（PR₃）_x（x=1~3,R=H,F,Me）的几何结构、电子结构、成键特点以及热力学性质进行了理论研究。结果表明引入膦配体后不会造成Fe（CO）_x（PR₃）_5-x的几何结构畸变,为略扭曲的三角双锥形。自然键轨道（NBO）分析显示,膦配体与羰基铁基团间存在电荷转移,有效增强Fe-CO之间的共价作用。多数稳定结构Fe（CO）_x（PR₃）_5-x的第一膦配体解离能要比第一羰基解离能低,预示Fe（CO）_5-x（PR₃）_x的反应活性比Fe（CO）₅有明显提高。     

Ⅲ-Ⅴ族多面体团簇的稳定性规律

本文对Ⅲ-Ⅴ族多面体团簇的几何结构与稳定性规律之间的关系进行了总结,内容包括富勒烯C_n团簇、C_nX_n(X=H,F)团簇、B_nN_n团簇、(HBNH)_n团簇、N_n团簇及羰基硼(BCO)_n团簇。对于富勒烯,最成熟的稳定性判据为独立五元环规则和五元环共边计数规则,它们都强调C_n团簇由五元环与六元环形成,且五元环应最大程度分离。但氢化或氟化后的C_nX_n(X=H,F)团簇有不同的稳定性规律,它们的稳定结构为五元环聚集的管状结构。B_nN_n团簇主要由四元环、六元环这样的偶数元环形成,避免了BB或NN键的出现。其最稳定结构中,四元环呈最大分离。最稳定的(HBNH)_n团簇为四元环聚集的针状结构。N原子与CH单元为等电子体,但最稳定的N_n团簇由三元环、五元环与六元环形成,呈管状结构。BCO单元与CH也具有等瓣相似性,但最稳定的(BCO)_n结构由三元环和六元环形成。对部分氢化或氟化富勒烯稳定性规律的探索,是Ⅲ-Ⅴ族团簇稳定性研究的下一个难点。     

B24N24团簇的结构与稳定性

采用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G^*水平下,对B₂₄N₂₄笼状团簇的12种异构体进行了优化,并对它们的几何构型、化学键性质、振动光谱和稳定性进行了探讨.研究表明:具有S₈对称的含有2个八元环、8个四元环和16个六元环的结构h是B₂₄N₂₄笼状团簇最稳定的异构体,只存在B-N键,而无N-N和B-B键.含有五元环结构的稳定性最低.B-B和N-N键对的数目越多,结构的稳定性越低.12种异构体的稳定性顺序为h＞a＞b＞I＞g＞l＞c＞k＞j＞d＞e＞f.     

C24团簇结构与稳定性的理论研究

采用量子化学HF, B3LYP和MP2方法,选用6-31G^*, 6-311G^*, cc-pVDZ和cc-pVTZ基组,对C₂₄团簇的6种异构体进行了优化,并对它们的几何构型、振动频率、核独立化学位移(NICS)和稳定性进行了讨论,比较C₂₄团簇各种异构体的稳定性.研究表明:在6-311G^*和cc-pVDZ水平上,B3LYP方法给出的稳定性大小顺序分别为c＞f＞b＞e＞a＞d和c＞b＞f＞a＞e＞d, MP2方法给出的稳定性大小顺序为b＞c＞a＞e＞f＞d.     

溶胶-凝胶法制备(Ba0.7Sr0.3)TiO3/LaNiO3异质薄膜及其结构和介电性质研究

采用改进的溶胶-凝胶方法在单晶Si(100)衬底上制备了介电性能优异的(Ba0.7Sr0.3)TiO3/LaNiO3 异质薄膜.实验发现,在750 ℃下、O2气氛中晶化的LaNiO3薄膜的电阻率最小.C-V与I-V特性测量表明(Ba0.7Sr0.3)TiO3薄膜具有优异的介电性能,在频率为50 kHz、零偏压下的相对介电常数εr>300,偏压为6 V时漏电流密度JL<1.2×10-6 A/cm2.     

(BCO)12与(CH)12稳定性的环张力分析

基于密度泛函理论的B3LYP方法, 对具有等瓣相似性的(BCO)12和(CH)12的10种异构体结构的稳定性进行了计算对比研究, 这10种异构体由三元、四元、五元和六元环组成. 环张力分析表明对羰基硼笼体系, 三元环起主要的稳定化作用, 而四元环是张力的主要来源, 对碳氢笼体系, 五元环起主要的稳定化作用. 电子差分密度表明羰基硼笼中的三元环与碳氢笼中的三元环有不同的电子结构, 导致了它们不同的张力表现. 核独立化学位移(NICS)分析表明, 尽管σ芳香性不是稳定性的决定因素, 但对笼的稳定性有一定的影响.