稀有气体二聚体基准集NgD×15构建及其对DFT方法的评价

基准集是训练和评价量子化学计算方法的重要工具,稀有气体二聚体Ng_2作为重要的弱色散体系,目前为止仍没有一个较为完整、精确的基准集,最近Head Gordon研究组发表MGCD84数据库时,其RG10基准集仍沿用了Tang-Toennies经验势.本文首先以He_2为例,证明了在CCSD(T)水平,使用中点键函数{6s6p6d3f2g1h}的aug-cc-pV5Z基组收敛性;并在CCSD(T)/aug-cc-pV5Z-{6s6p6d3f2g1h}水平下,经BSSE均衡校正后,获得了He_2至Rn_2全部同核稀有气体二聚体的15点相互作用势,构建了NgD×15基准集.并以此为标准,重新评价了目前常用的DFT的非局域和色散校正方法.总体上,非局域校正的精度较D3色散校正高,ωB97X-V及ωB97X-rV两种方法是该体系最优性价比的DFT-NL方法.     

用GGA密度泛函及其长程、色散校正方法计算各类氢键的结合能

应用广义梯度近似(GGA) (PW91和PBE)、含动能密度的广义梯度近似(meta-GGA) (M06-L)、杂化泛函(hyper-GGA)(M06-2X、X3LYP和B3LYP)及其长程校正泛函LC-DFT(CAM-B3LYP、LC-ωPBE和ωB97X)和色散校正密度泛函(DFT-D)(ωB97X-D和B97-D),用多种基函数对15种不同强度的传统氢键和非传统氢键体系的结合能进行了系统的计算与分析.并与高精度的CCSD(T)/aug-cc-pVQZ结果比较发现:在上述各类泛函中,对于氢键结合能的计算M06-2X和ωB97X-D泛函较为精确与可靠,且没有必要使用过大的基函数,6-311++G(2d,2p)或aug-cc-pVDZ水平的基组就已足够,各类泛函所计算结合能的基组重叠误差(BSSE)均较小,除ωB97X和ωB97X-D外,其它9种泛函不经BSSE校正也能得到同样甚至更准确的结果.     

分子印迹基质分散固相萃取前处理-气相色谱-质谱法测定塑料玩具中全氟辛烷磺酸的含量

在聚氯乙烯(PVC)塑料玩具样品(1.00g,预先剪碎)中,加乙酸乙酯(10mL)进行微波萃取(90℃,50min),萃取液蒸缩至5mL,以全氟辛烷磺酸(PFOS)分子印迹聚合物(PFOS-MIP,3g)作为基质分散固相萃取(MSPD)的吸附剂,提取样品中的PFOS,用甲醇(5mL)从分子印迹聚合物上洗脱PFOS,并使洗脱液与衍生化试剂10%(体积分数)四丁基氢氧化铵(TBAH)溶液(400μL)在60℃反应60min,生成挥发性较好的全氟辛基磺酸丁酯,加正己烷将溶液定容至1mL,按仪器工作条件进行气相色谱-质谱法测定。对衍生化反应的时间、温度、TBAH溶液的用量等条件用响应面分析法进行了试验,确定了上述反应的最佳条件。结果表明:PFOS的质量浓度在1~200μg·L~(-1)内与其对应的峰面积呈线性关系,方法的检出限(3S/N)为0.95μg·L~(-1)。用标准加入法进行回收试验,测得回收率为89.6%~95.2%,测定值的相对标准偏差(n=10)为6.4%~8.3%。     

导电分子巯基紫罗碱电子结构的理论计算

用密度泛函B3LYP/6-31G**计算方法,对不同碳链长度和不同氧化态( V2 +/V+.)紫罗碱二硫醇的平衡几何构型及相应电子结构的研究表明,两种氧化态在吡啶环共面性和前线轨道电子集居上的差异与特征,导致氧化态V2 +成为紫罗碱亲合金原子形成Au-S-nVn-S-Au结构的关键组分,自由基V+.则在该结构的氧化还原电子传导中发挥核心作用.S-S核间距与前线轨道能隙的计算结果表明,在紫罗碱二硫醇单分子电导的测量中,亚甲基数n达到12的分子长度是有效的.     

沙蚕毒系化合物的结构与生物活性关系

用ＭＮＤＯ－ＰＭ３方法对沙蚕毒系化合物二氢沙蚕毒，硫氰酸酯，巴丹，杀虫单及其异构件的几何构型进行了全自由度优化，并计算了其电子结构，讨论了生物活性与几何构型和电了结构的关系。     

精确计算TATB分子间相互作用能并重新认识其作用本质

TATB炸药的钝感性质与其分子间强烈的相互作用密切相关，目前尚难以用实验方法直接准确地测定其分子间相互作用能。已发表的理论研究工作受当时计算方法和条件限制，计算结果误差较大、充满矛盾。本文用B3PW91-D3BJ/def2-TZVPP方法优化了TATB二聚体可能存在的六种构型的几何结构并作振动频率分析，发现仅有三种稳定构型，即氢键构型A，堆叠构型B和C，用MP2/def2-TZVPP方法重新优化了这三种构型的几何结构参数，并用于CCSD(T)/CBS方法计算，得到分子间相互作用能分别为A: -6.20，B: -15.45，C: -15.65 kcal/mol，CCSD(T)/CBS计算中发现构型B和C的高级校正项大约是分子间相互作用能的50%，是MP2方法不可能准确预测TATB二聚体堆叠构型分子间相互作用能的原因；本文还用新一代能量分解方法ALMO-EDA分析了TATB分子间相互作用本质，发现对于堆叠构型B和C，除了色散作用之外，静电吸引对决定TATB二聚体中的几何结构十分重要，TATB高能炸药良好的钝感性质起源于其分子间较强静电吸引的驱动和定向，使之形成稳定的堆叠结构，其稳定性来源于色散和静电的协同作用。     

DFT理论研究焦磷酸与水的分子间相互作用

在PBEPBE/6-311++G**水平上,对H4P2O7 单体及H4P2O7…H2O氢键复合物的可能构型进行优化,频率验证,找到复合物的稳定结构,并分析其结构参数,在同样的水平下计算了复合物的结合能,同时进行了振动频率分析。结果表明,H4P2O7 单体稳定构型具有C2对称性,对于H4P2O7…H2O复合物,得到三个稳定构型,其中最稳定复合物的结合能为-18.784kcal/mol,水与H4P2O7作用位置在连接两个相邻磷酸基的分子内氢键上,形成含有两个较强氢键的多元环状复合物。     

SiH4与HX(X=F,Cl,Br,I)形成的二氢键复合物的结构特征及本质

本文就SiH4与HX形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨。在MP2/6-311++G(3d,3p)水平优化、频率验证得到复合物的分子结构,通过分子间距离及电子密度等值线图,我们确认SiH4与卤化氢已形成了二氢键复合物。MP2/6-311++G(3d,3p)水平下进行BSSE校正后的结合能为2.703－4.439 KJ/mol。用对称匹配微绕理论(SAPT)对结合能进行分解,分解结果显示,SiH4匟X(X=F,Cl,Br,I)二氢键复合物中静电能对总吸引能的贡献小于28％,并且相对稳定,这就是说SiH4匟X二氢键复合物的本质并非静电作用,而是静电能、诱导能、色散能、交换能对总结合能的贡献都非常重要。     

传统氢键(X—H…Y)还是X—H…π相互作用？ ——无机苯与卤化氢相互作用本质的量子化学研究

在MP2/6-311＋＋G**水平对无机苯(B3N3H6)与卤化氢HX (X＝F, Cl, Br, I)相互作用体系进行了系统研究. 结果表明在B3N3H6-HX (X＝F, Cl, Br, I)体系的平衡几何结构中, HX的H原子倾向于指向B3N3H6环上的N原子, 且从HF到HI相互作用强度依次减弱. 与苯-卤化氢体系比较, 除与HF相互作用B3N3H6较C6H6强外, 其余体系B3N3H6均较C6H6弱(结合能数值相差4 kJ/mol左右). 对称匹配微扰理论(SAPT)能量分解结果说明静电、诱导和色散力对描述B3N3H6-卤化氢体系的相互作用都很重要, 从HF到HI静电能占总吸引作用能的百分比逐渐减少, 色散能占总吸引作用能的百分比逐渐增加, 这种变化趋势与苯-卤化氢体系比较类似, 表明B3N3H6与卤化氢的相互作用随着卤素原子序数的递增, 传统氢键作用趋势减弱, X—H…π相互作用趋势增强.     

分子间相互作用研究的APF-D密度泛函SAM色散校正方法改进

APF密度泛函色散校正（APF-D）是由B3PW91和PBE0杂化的APF泛函,加上球形原子模型（SAM）色散校正构成的一种有别于Grimme经验色散校正的密度泛函理论色散校正（DFT-D）方法,计算稀有气体及其与小分子复合物结合能和势能面准确性很高,但对常见氢键、C―H…π和π…π等复合物结合能计算结果明显偏大,在一般性分子间相互作用问题研究中一直未被认可和采纳。我们发现APF-D结合能计算结果偏大的原因是APF泛函与SAM色散校正重复计入了一定量的长程色散能;通过引入不依赖于体系的SAM色散能阻力因子ζ,简单而有效地解决了APF-D色散能过度补偿问题,提出了APF-D改进方案APF-D^*;通过S66和L7标准测试集的对照计算表明,APF-D^*结合能准确性远高于原始APF-D,达到和超过目前常用的B3LYPD3和ωB97X-D方法水平,并具有较好的计算效率,期待在大体系分子间相互作用研究中得到广泛应用。