由大环配体[As_4W_(40)O_(140)]~(28-)与Ni~Ⅱ形成的新型超大杂多化合物

在pH=4.0的水溶液中,NiCl2·6H20,NH4Cl与Na27[NaAs4W40O140].60H2O反应,得到了新的杂多砷钨酸盐(NH4)20[Na2(H2O)2Ni(H2O)5(Ni(H2O)}2As4W40O140].61H2O单晶,用X射线单晶衍射法及元素分析确定了其结构,晶体属三斜晶系,P1空间群;其晶胞参数为:a=1.33135(18),b=1.9722(3),C=3.6430(5)nm,a=78.010(2)。,β=82.145(2)。,γ=74.385(2)。,V=8.978(2)nm3,Z=2,R1=0.0512,wR2=0.0684(I>2σ).在聚阴离子[Na2(H2O)2Ni(H2O)5{Ni(H2O)}2As4W40O140]20-中,2个Ni2+和2个Na+分占大环配体[As4W40O140]28-内的4个S2空位,每个S2位提供4个Od向金属离子配位,2个Ni2+的配位数为6,两个Na+的配位数分别为5和6,另一个Ni2+处于环外,与[As4W40O140]28-的一个端基氧(Od)桥连成键,其配位数为6.     

CH3S与HCS双自由基反应的密度泛函理论研究

应用量子化学从头算和密度泛函理论(DFT)对CH₃S与HCS双自由基单重态反应进行了研究. 在MPW1PW91/ 6-311G(d,p)水平上优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型, 用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法对过渡态进行了验证. 在QCISD(t)/6-311＋＋G(d,p)水平上计算各物种的单点能, 并对总能量进行了零点能校正. 研究结果表明, CH₃S与HCS反应为多通道反应, 有4条可能的反应通道, 反应物首先通过S…S弱相互作用形成具有竞争反应机理的五元环硫-硫偶合中间体a和链状硫-硫偶合中间体c, 再由此经过氢迁移、离解、异构化等不同机理得到主要产物P1 (2CH₂S), 次要产物P2 (CH₃SH＋CS), P3 (CH₄＋CS₂)和P4 [CH₂(SH)CSH]. 根据势能面分析, 所有反应均为放热反应, 生成P1的反应热为－165.55 kJ•mol^－1. 通道R→a→TSa/b→b→P1为标题反应的主通道, 其速控步骤a→TSa/b→b在200～2000 K温度区间内的速率常数可以表示为k₁^CVT/SCT＝1.75×10¹⁰T^0.65exp(－907.6/T) s^－1. P3及P4的生成需要越过很高的活化能垒, 是动力学禁阻步骤, 但在反应体系中加入合适催化剂, 改变其反应机理, 有可能使生成CH₂(SH)CSH, CH₄及CS₂的反应易于进行.     

CH3S自由基H迁移异构化及脱H2反应的直接动力学研究

采用密度泛函方法(MPW1PW91)在6-311G(d,p)基组水平上研究了CH₃S自由基H迁移反应CH₃S→CH₂SH (R1), 脱H₂反应CH₃S→HCS＋H₂ (R2)以及脱H₂产物HCS异构化反应HCS→CSH (R3)的微观动力学机理. 在QCISD(t)/6- 311＋＋G(d,p)//MPW1PW91/6-311G(d,p)＋ZPE水平上进行了单点能校正. 利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)分别计算了各反应在200～2000 K温度区间内的速率常数k^TST和k^CVT, 同时获得了经小曲率隧道效应模型(SCT)校正后的速率常数k^CVT/SCT. 结果表明, 反应 R1, R2 和R3的势垒△E^≠分别为160.69, 266.61和241.63 kJ/mol, R1为反应的主通道. 低温下CH₃S比CH₂SH稳定, 高温时CH₂SH比CH₃S更稳定. 另外, 速率常数计算结果显示, 量子力学隧道效应在低温段对速率常数的计算有显著影响, 而变分效应在计算温度段内对速率常数的影响可以忽略.     

H3PO→H2POH异构化反应的直接动力学研究

在QCISD(T)/6-311C++G(2df,2pd)//QCISD/6-311C++G(d,p)+ZPE水平上,对H3PO的异构化反应H3PO→(1)H2POH(trans)→(2)H2POH(cis)进行了计算研究.结果表明,H原子由P原子向O原子迁移反应(1)的能垒为250.0kJ/mol,是反应速率控制步骤,而O_H键绕P_O键旋转的构型转化反应(2)的能垒只为12.3kJ/mol.利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)分别计算了反应(1)在200～2000K温度区间内的速率常数kTST和kCVT,获得了经小曲率隧道效应(SCT)及Eckart模型校正后的速率常数kTST/Eckart和kCVT/SCT.对只涉及H原子迁移的反应(1),量子力学隧道效应的影响在低温段非常明显,而变分效应对反应速率常数的影响很小.     

电子效应调控丁烯二腈光分子开关的CASSCF和MS-CASPT2理论研究

采用多组态CASSCF方法和MS-CASPT2方法研究了丁烯二腈中性分子及阳离子和阴离子的顺-反异构化机理.结果表明,中性分子和离子态的光顺-反异构化反应经历不同的非绝热跃迁途径:中性丁烯二腈受光激发至S1态后,需克服一个不低于19.7 k J/mol的能垒才有机会到达基态和激发态间的圆锥交叉(S_1/S_0-CI),随后经非辐射跃迁回到基态,S_1/S_0-CI在结构上偏离C=C双键旋转路径,且能量较高,因此会降低旋转速度,阻碍旋转的单向性;丁烯二腈阳离子和阴离子自由基的D_0态和D_1态旋转势能面在90°处相交,优化的D_1/D_0-CI与D_1态中间体的结构和能量均相近,因此从D1态经由D_1/D_0-C_I无辐射跃迁到D_0态的过程无势垒,在此过程中C=C旋转方向性得到最大限度的保持.研究结果证实了电子诱导不仅能降低基态热旋转势垒,而且能够调控光旋转的非绝热跃迁机理.     

CH3CH2O+HCHO反应机理及主通道速率常数

采用CCSD(T)/cc-pVDZ//B3LYP/6-311++G(d,p)双水平计算方法研究了CH₃CH₂O+HCHO反应的微观反应机理. 结果表明, 标题反应主要存在5个抽氢和3个氢迁移异构化反应通道, 其中抽氢通道R→ IMa(CH₃CH₂O…CH₂O)→TS1→ IM1b→P1(CH₃CH₂OH+CHO)为优势通道, 其表观活化能为14.65 kJ/mol. 利用变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型计算了主通道R1在275~1000 K温度范围内的速率常数k^TST, k^CVT和k^CVT/SCT, 在此温度区间内表观反应速率常数三参数表达式为k^CVT/SCT=2.26×10^-17 T^0.57 exp(-1004/T), 显示具有正温度系数效应.     

苯并噻二唑类电子受体材料分子设计与给-受体的理论匹配

设计并理论预测了一系列A'-π-A-π-A'型苯并噻二唑衍生物电子受体分子的几何构型、前线轨道特征、吸光性质及电子重组能等信息,同时考察了丙酮、氯苯溶剂对其性质的影响. 在此基础上将性能优异的受体分子与特定给体分子组合构建给-受体（D-A）界面,通过计算给体HOMO与受体LUMO之间的电子耦合V_if,评估了D-A界面载流子的复合程度. 结果表明,合理选择取代基对核心受体苯并噻二唑进行修饰是调节LUMO能级和能隙的有效方法. 将平面性好的受体材料与非平面型给体材料搭配作为有机太阳能电池光活性层材料,有可能达到降低界面复合、减小光电压损失和提高开路电压的目的. 综合考虑ΔE_L,V_if,光吸收效率及溶剂化效应等因素,D1-1aγ及D1-2aγ组合有望成为电子迁移率高、在可见光和近红外区吸收宽、界面激子可以有效分离且不易复合的理想给-受体分子组合.     

含自旋轨道角动量耦合的耦合簇理论研究Zn2和Cd2二聚物的结构和光谱常数

在二分量相对论有效势和与之匹配的基组aug-cc-pvnz-pp (n=Q, 5)的基础上, 结合电子相关能的完备基组外推和四阶多项式拟合, 我们用含自旋轨道角动量耦合的耦合簇方法研究了Zn₂和Cd₂的结构和光谱常数. 尽管Zn₂和Cd₂的自旋轨道角动量耦合效应不及Hg₂的明显, 但还是把自旋轨道角动量耦合放在耦合簇迭代计算中, 以获得更加合理的理论结果. 通过比较, 理论结果与最新发表的实验结果或其他课题组的理论结果吻合得较好, 因此我们的理论计算将有助于丰富对Zn₂和Cd₂光谱性质的认识.     

CH2SH与NO2双自由基反应机理的理论研究

在B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)水平上优化了标题反应驻点物种的几何构型, 并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态结构及连接性进行了验证. 采用双水平计算方法HL//B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)对所有驻点及部分选择点进行了单点能校正, 构建了CH2SH＋NO2反应体系的单重态反应势能剖面. 研究结果表明, CH2SH与NO2反应体系存在4条主要反应通道, 两个自由基中的C与N首先进行单重态耦合, 形成稳定的中间体HSCH2NO2 (a). 中间体a经过C—N键断裂和H(1)—O(2)形成过程生成主要产物P1 (CH2S＋trans-HONO), 此过程需克服124.1 kJ•mol－1的能垒. 中间体a也可以经过C—N键断裂及C—O键形成转化为中间体HSCH2ONO (b), 此过程的能垒高达238.34 kJ•mol－1. b再经过一系列的重排异构转化得到产物P2 (CH2S＋cis-HONO), P3 (CH2S＋HNO2)和P4 (SCH2OH＋NO). 所有通道均为放热反应, 反应能分别为－150.37, －148.53, －114.42和－131.56 kJ•mol－1. 标题反应主通道R→a→TSa/P1→P1的表观活化能为－91.82 kJ•mol－1, 此通道在200～3000 K温度区间内表观反应速率常数三参数表达式为kCVT/SCT＝8.3×10－40T4.4 exp(12789.3/T) cm3•molecule－1•s－1.     

铀材料中杂质钍的230Th/232Th比值指纹分析研究

研究了铀材料中杂质钍的230Th/232Th比值的核取证学属性,采用基于磷酸三丁酯(TBP)的铀钍分离流程制备低本底钍纯化液,通过铀外标校正钍的分馏效应,采用多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定230 Th/232 Th比值.结果表明,230 Th/232 Th比值是具有时效性的铀材料特征指纹信息,流程...