金催化CO氧化湿度增强效应的理论研究

实验发现纳米金催化的CO氧化有良好的湿度增强效应,但有关机制仍不清楚.我们应用密度泛函理论研究了湿度增强效应的微观机制,以Au4团簇为例,研究了金催化CO氧化的微观机理,考察了H2O在反应中的角色和作用.计算结果表明,H2O与Au4团簇一样,在反应中扮演催化剂的角色,参与反应的进行、改变反应历程、降低反应能垒.催化循环包含4个基元步骤：O2＋H2O→OOH＋OH,CO＋OOH→CO2＋OH,CO＋OH→COOH,和COOH＋OH→CO2＋H2O,其中自由基OOH和OH的形成是催化循环的速控步骤,其能垒为100.31kJ/mol,明显低于非水参与反应的能垒（161.41kJ/mol）.目前的结果合理地解释了实验观测的CO催化氧化的湿度增强效应,给出了其微观反应机制.     

紧束缚模型方法及其在DNA分子中的应用

近年来,紧束缚模型方法被广泛应用于计算生物大分子体系.本文从第一性原理出发,根据紧束缚近似的思想,推导出生物大分子体系中的单电子运动方程.在此基础上给出了紧束缚模型方法中所涉及参数(在位能和迁移积分)的计算公式,在理论上完善了紧束缚模型方法.我们将所提出的参数化方法应用于理想B型DNA分子,给出了各种序列组合下的在位能和迁移积分.此外,我们还计算了周期性DNA分子poly(A)-poly(T)和poly(G)-poly(C)中空穴在位能和迁移积分随格点间距离的变化,为改进现有的SSH极化子模型提供了新的思路,有助于DNA中电荷输运的极化子机理的研究.     

阴离子表面活性剂在油水界面聚集的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了油、水和阴离子表面活性剂组成的混合溶液从初始“均相”到“油水两相”分离的动力学过程, 研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在界面分离过程中的作用. 模拟发现, 油水两相能够在短时间内分离达到平衡, 形成一个明显的油水界面; 在SDBS存在情况下, 油水界面的分离时间随着SDBS浓度的增加逐渐增加, 达到平衡时SDBS会在界面处形成一个明显的界面膜, 并对油水界面处的水分子有限制作用. 模拟表明, 分子动力学方法可以作为实验的一种补充, 为实验提供必要的微观分子结构信息.     

十二烷基苯磺酸钠在SiO2表面聚集的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在无定形SiO2固体表面的吸附. 设置不同的水层厚度, 观察固液界面和气液界面吸附的差异. 模拟发现表面活性剂分子能够在短时间内吸附到SiO2表面, 受碳链和固体表面之间相互作用的影响形成表面活性剂分子层, 并依据吸附量的大小形成不同的聚集结构; 在水层足够厚的情况下, 由于有较多的表面活性剂分子吸附在固体表面,从而形成带有疏水核心的半胶束结构; 计算得到的成对势表明极性头与钠离子或水分子之间的结合或解离与二者之间的能垒有关, 解离能垒远大于结合能垒, 引起更多Na+聚集在极性头周围而只有少数Na+存在于溶液中; 无论气液还是固液界面, 极性头均伸向水相, 与水分子形成不同类型的氢键. 模拟表明, 分子动力学方法可以作为实验的一种补充, 为实验提供必要的微观结构信息.     

双官能团硫脲催化丙交酯开环聚合反应的理论研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上研究了双官能团硫脲催化丙交酯开环聚合反应的微观机理. 讨论了催化聚合反应的两条可能路径: 路径A和路径B. 计算结果表明沿路径A进行的开环聚合反应在能量上是有利的. 从理论上证实了催化剂在聚合反应中所起的双官能团催化作用, 即氨基活化引发剂, 硫脲活化单体, 通过两个基团共同作用, 完成催化开环.     

烯烃分子在氢终止Si(100)-2×1表面的自由基链反应

应用密度泛函理论(DFT)和从头计算分子动力学方法(ab initio MD)研究了不饱和烯烃在氢终止的Si(100)-2×1表面的自由基链反应. 计算表明, 自由基链反应中重要的一步是烷烃链自由基的氢抽提过程, 硅表面上邻近位置(the nearest neighbor, NN)的氢抽提比次邻近位置(the next-nearest neighbor, NNN)的氢抽提有一稍低的能垒. 从头算分子动力学显示, 过渡态的烷烃自由基与氢终止Si(100)-2×1表面上的氢原子能够很容易形成C—H键, 完成一个氢抽提过程, 同时在硅表面产生下一个孤电子, 继续引发链反应.     

HXLiF（X=B,Al）分子几何构型的从头算

用从头算方法研究类硼烯ＨＢＬｉＦ和类铝烯ＨＡ１ＬｉＦ的几何构型，它们均有四种平衡构型，分析各构型的特点，从Ｍｕｌｌｉｋｅｎ集居数和分子间相互作用的角度讨论其稳定性，并与Ｈ２ＣＬｉＦ、Ｈ２ＳｉＬｉＦ和ＨＮＬｉＦ进行了比较。     

分子线电导问题的密度泛函研究: 分子-电极耦合形貌以及分子间相互作用对传输特性的影响

采用基于密度泛函(DFT)的非平衡态Green函数方法(non-equilibrium Green functions, NEGF), 计算了耦合于两个面心立方Au(111)表面间的对苯二硫酚(Di-thiol benzene, DTB)分子的电导性质. 讨论了偏压、分子-表面耦合形貌、分子间相互作用等因素对电荷传输特性的影响. 结果显示, DTB分子顶端H原子的存在会显著降低分子的透射系数, 减小分子的微分电导(dI/dV). 当在两极间移动分子时, 电导存在极大值. 分子间的相互作用会显著改变分子的输运性质.     

CF3C(O)F水合作用的热力学和动力学理论研究

由于氟氟烃（CFCs）对大气臭氧层有破坏作用，人们拟以另外的化合物来代替它，CF3CX2H（X＝H，CI，F）可能是一类合适的取代物．但人们对它及其反应产物对大气的影响还不清楚.CFaC（0）F是CFaCX。H大气光氧化过程的终产物之一[1－3］，其在大气中的后继反应行为将直接关系到CF2