高压下硝基甲烷分子温度的密度泛函计算

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对硝基甲烷分子进行了结构优化、频率和热化学分析.发现:在相同温度条件下改变压强,分子熵函数产生了改变,当温度和压强条件相同时,对于不同物质熵函数的改变是相同的.以热力学理论中麦克斯韦关系为基础,通过计算等温过程中分子的熵函数对压强的变化率,用数值拟合方法得到不同压强条件下分子温度的表达式:T=T0+(1-B)[18.3858+0.5392P]V0,式中T0、V0分别表示分子系统初态的温度和体积,T、V分别表示系统在末态的温度和体积,B是体积的压缩比.在选定参数的情况下该表达式可以计算不同压强条件下CHNO含能材料的分子温度.同时,以硝基甲烷为验证,选取基本参数V0和B,计算其在C-J条件对应的爆压14GPa下,分子温度为3461K,对应爱因斯坦温度,相当于3228cm-1的能量,在实验中该能量足以激发硝基甲烷分子内振动能量重新分配过程,有可能激发C-N键的红外振动而引起单分子分解反应的发生.因此,此表达式可用于预测含能材料撞击点火过程单分子分解可能的反应通道.     

凝聚态硝基甲烷分解机理的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对最低单态和最低三态的硝基甲烷分子进行了分子动力学计算分析,发现:基态硝基甲烷分子沿C-N键分解生成硝基和甲基反应通道上不存在过渡态,只能是在能量足够高的时候造成C-N键的断裂,键离解能为53.4kcal/mol;硝基甲烷分子在最低三态沿C-N键分解生成硝基和甲基的反应通道上,有一个活化能为87.8kcal/mol的能垒.计算得到硝基甲烷分子从基态到最低三态分解反应发生所需要的总能量为144.58kcal/mol.这个数值与硝基甲烷材料的电子碰撞实验在193nm处有强吸收峰的结论相符合.依据多声子迁移理论,结合硝基甲烷分子在最低三态动力学分解的可能性,可以认为在相同条件下,硝基甲烷材料在撞击条件下,分子沿CN键分裂生成硝基和甲基的反应在最低三态分子分解的可能性较大.文章用量化计算从分子构型、频率分析和势能面扫描方面对分析结论进行了加强和确定,并且,依据多声子迁移理论对硝基甲烷分子基态键离解过程、基态到三态激发过程和最低三态活化过程中的声子迁移进行了初步分析.     

Theoretical Study on Reaction Mechanism of Aluminum-Water System

在B3LYP/6-311+G(d,p)和QCISD(T)/6-311++G(d,p) 水平上,对气相中铝与水的反应进行了计算. 理论计算结果表明,铝水反应经过了三条可能的反应通道并且涉及了四个异构体、七个过渡态和两种产物. 其中两条反应通道所涉及的中间物和产物已被实验测得. 同时,在298 K和2000 K计算了铝水反应的焓变和吉布斯自由能,一些计算结果与以前的计算和实验结果吻合较好.     

Theoretical Study of Haloacetonitrile Anions: CH2XCN- (X=F, Cl)

使用HF-SCF、Becke3-LYP和MP2理论方法和Dunnning基组aug-cc-PVTZ对卤代乙腈负离子CH2XCN-(X=F,Cl)进行一系列计算. 计算说明电子垂直贴附到中性分子是吸热反应. 构型优化的负离子CH2FCN-主要是价层束缚类型,CH2FCN-→CH2CN+F-是非绝热解离过程. 在描述负离子的电子结构以及解离贴附动力学时, 理论计算与实验结果比较得出Becke3-LYP方法是合理的,然而在CH2ClCN-→CH2CN+Cl-的解离势能曲线的计算中,MP2和Becke3-LYP方法有显著的不同.     

Internal Conversion Process of Chlorophyll a in Solvents in Femtosecond Pump-Probe Laser Fields

采用约化密度矩阵理论研究了溶液中叶绿素a分子的内转换过程. 内转换时间可以通过模拟实验荧光亏蚀光谱得到. 计算得到的叶绿素a分子在乙酸乙酯、四氢呋喃和二甲基甲酰胺溶剂中的内转换时间分别是141、147和241 fs. 理论分析表明：荧光亏蚀光谱曲线的振荡行为主要是由分子布居在耦合势能面间的振荡引起的. 分析了两个电子态之间非绝热耦合对内转换时间及荧光亏蚀光谱的影响,还讨论了叶绿素a分子与溶液耦合作用对内转换时间的影响.     

高压下MgO的热弹性研究

利用第一原理平面波赝势方法和广义梯度近似研究了广泛温度和压强范围内MgO的热弹性特性．MgO从低压NaCl到高压CsCl结构的相变压强为397 GPa，表明它在地球内部不会发生相变．在压强上升到150 GPa时，MgO的绝热弹性模量跟0 GPa时的实验值和其他赝势在高压下的计算结果基本一致．从0 GPa上升到20 GPa时，MgO的各向异性逐渐减小；在20?150 GPa时绝对值逐渐增大．MgO明显地违背了Cauchy条件，反应出非中心多体力是重要的．另外，MgO的热力学参量与实验也符合的很好．     

撞击诱导硝基甲烷分子第一步分解反应的动力学计算

本文基于分子温度与压强的关系,计算在不同压强下基态和最低三态硝基甲烷的分子温度,对应计算其沿着CN键裂解反应的热化学和动力学参数.发现基态的硝基甲烷沿着CN键的分解反应是吸热反应,不具自发性,反应转换温度为1550.2 K,平衡常数在80-1202 K温度范围内很低.最低三态的硝基甲烷沿着CN键的裂解是放热反应,反应的Gibbs自由能在80-2558.5 K范围内为负,有好的自发性,且反应较为彻底.298.15-2558.5 K温度范围内反应活化能随着温度的升高而改变,使反应速率随着温度的升高而急剧增大.对应硝基甲烷爆压15 GPa,其分子温度为4617.6 K,该温度下三态分子分解反应的反应速率为1.088×10~8cm~3·mol~(-1)·s~(-1).推算硝基甲烷沿着CN键分解反应混合物的终态温度,当混合物为硝基、甲基和基态的硝基甲烷分子时,反应的终温为1611.37 K,等效能为1676.47 cm~(-1).当混合物为硝基、甲基、基态和最低三态的硝基甲烷分子时,反应的终温为1184.79 K,等效能为1232.65 cm~(-1).两种情况下终态等效能都足以维持硝基甲烷分子沿C-N键裂解反应的发生.这个能量也足以导致混合物中的NO_2分解为NO和O,这与实验检测的结论相一致.     

In situ Investigation on Layer-by-Layer Deposition of Polyelectrolytes by Quartz Crystal Microbalance

利用带有耗散测量功能的石英晶体微天平(QCM-D),研究了聚苯乙烯磺酸钠(PSSS)和聚乙烯基苄基三甲基氯化铵(PVTC)的层叠层组装. QCM-D中频率和耗散两个参数的变化表明加入NaCl导致PSSS/PVTC多层膜的厚度增加. 在NaCl浓度较低时,组装由表面电荷反转水平决定;而在NaCl浓度较高时,则由相邻层间聚电解质链的渗透程度决定.     

凝聚态硝基甲烷分解机理的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G（2d,2P）计算水平上对最低单态和最低三态的硝基甲烷分子进行了分子动力学计算分析,发现,硝基甲烷分子基态沿C-N键分解生成硝基和甲基反应通道上不存在过渡态,只能是在能量足够高的时候造成C-N键的断裂,键离解能为53.4kcal/mol;硝基甲烷分子在最低三态沿C-N键分解生成硝基和甲基的反应通道上,有一个活化能为87.8kcal/mol的能垒。计算得到硝基甲烷分子从基态到最低三态份分解反应发生所需要的总能量为144.58kcal/mol.这个数值与硝基甲烷材料的电子碰撞实验在193nm处的有强吸收峰的结论相符合。依据多声子迁移理论,结合硝基甲烷分子在最低三态动力学分解的可能性,可以认为在相同条件下,硝基甲烷材料在撞击条件下,分子沿C-N键分裂生成硝基和甲基的反应在最低三态分子分解的可能性较大。文章用量化计算从分子构型、频率分析和势能面扫描方面对分析结论进行了加强和确定。并且,依据多声子迁移理论对硝基甲烷分子基态键离解过程、基态到三态激发过程和最低三态活化过程中的声子迁移进行了初步分析。     

He-CO相互作用势及散射截面的理论研究

利用改进的MS势模型拟合出了He-CO体系一种形式简单的各向异性相互作用势,应用拟合的势能,采用全量子力学的密耦方法计算了基态氦原子和CO分子碰撞的散射截面,分析并总结了散射截面的变化规律。计算结果表明拟合势能不但表达形式简洁,而且较好的描述了He-CO系统相互作用的特征。为进一步研究He与CO微观碰撞机理有一定的参考价值。