铑碘催化剂催化甲醇羰基化反应的IRC解析

在HF/LANL2DZ水平上, 采用能量梯度法, 研究了铑碘催化剂催化甲醇羰基化反应循环中各基元反应的反应物、中间体、过渡态、产物的几何结构, 并计算了它们势能面的变化. 通过对各基元反应过渡态的IRC解析, 证实了所得各类几何结构是甲醇羰基化铑碘催化循环反应途径上的驻点, 完整给出了循环反应过程中分子沿极小能量途径在各基元反应过程中的构型变化, 并提出了中间体构型转换在循环反应过程中的作用. 通过结构分析, 提出了顺式和反式催化循环反应两种途径之间除催化活性物顺反异构关联外, 还可以通过中间体构型转换关联, 其活化能为49.79 kJ/mol, 并且在还原消除基元反应步骤有既非顺式也非反式的情况, 证明该循环反应可能经历多个途径实现, 但无论何种途径, 碘甲烷氧化加成基元反应是整个循环反应过程的速控步骤.     

氢转移反应HNCO+CH_x(x=1～3)的MP2和QCISD计算研究

在UMP2（FULL）/6-311（d,p）计算水平上，计算并讨论了碳氢自由基(CH_x) 和异氰酸（HNCO）发生氢转移反应位能面上驻点的结构和分子结构变化，并依据 UMP2的优化构型，进一步采用UQCISD（T）方法对反应途径上的驻点进行了单点能 量计算。研究指出，HNCO同CH_2,CH_3自由基反应时，氢转长期过程在分子间以新 的C-H键生成和旧的N-H键的断裂的协同方式进行，反应途径上均存在弱的氢键超分 子复合物；而HNCO和CH分子之间发生的氢转移反应机理是在反应剖面的反应物一边 生成一个较稳定的分子复合物HNJ（CH）CO，而后，在生成物一边又生成一个既有 热力学又有动力学稳定的复合物H_2CNCO。     

镍基甲烷化催化剂中的助剂作用 Ⅱ重稀土氧化物添加剂的结构效应和电子效应

应用ＢＥＴ、气相色谱、红外光谱、竞争加氢反应和ＸＰＳ等方法,在以前工作的基础上继续考察了Ｙ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ４Ｏ７、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３作为添加剂,对镍在γ－Ａｌ２Ｏ３表面的分散度、甲烷化活性、ＣＯ在镍上的吸附态及表面镍原子的电子状态的影响．结果表明,稀土氧化物添加剂不仅明显地提高了金属镍的分散度和甲烷化活性,还直接地影响表面镍原子的电子状态．对不同稀土氧化物,这些效应各异．作者认为,利用稀土氧化物添加剂调节表面镍原子的电子状态,可能成为改进甲烷化催化剂活性的一个有效途径．     

镍基甲烷化催化剂中的助剂作用：Ⅰ.稀土氧化物添加剂的电子效应

本文应用BET、气相色谱,红外光谱,竞争加氢反应和XPS等方法,分别考察了镧,铈、谱、钕的氧化物作为添加剂,对镍在γ-Al_2O_3表面的分散度、甲烷化活性、CO在镍上的吸附态以及表面镍原子的电子状态的影响。结果表明:稀土氧化物添加剂不仅明显地提高金属镍的分散度和甲烷化活性,还可直按影响表面镍原子的电子状态。对不同稀土氧化物,这些效应各异。作者认为利用稀土氧化物添加剂调节表面镍原子的电子状态可能成为改进甲烷化催化剂活性的一个有效途经。     

CH3NO2和CH3自由基吸氢反应途径和变分速率常数计算

采用MP2(full)/6-311G(d, p)从头算方法,优化了硝基甲烷和甲基自由基吸氢反应的过渡态结构,经QCISD(T)方法进行能量校正,得出该反应的正逆向反应的活化位垒分别是58.21 kJ•mol－1和67.17 kJ•mol－1.沿IRC分析指出该反应是氢转移协同反应,而且在反应途径上存在一个引导反应进行的振动模式,这一反应模式引导反应进行的区间在反应坐标S的-0.9～1.0(amu)1/2bohr之间;在温度为800～2600 K范围内,运用改进的变分过渡态理论(ICVT),计算了该反应的速率常数,并与实验类比所得的速率常数随温度的变化趋势进行了比较.     

CH3NO2和CH3自由基吸氢反应途径和变分速率常数计算

采用MP2(full)/6-311G(d,p)从头算方法,优化了硝基甲烷和甲基自由基吸氢反应的过渡态结构,经QCISD(T)方法进行能量校正,得出该反应的正逆向反应的活化位垒分别是58.21kJ@mol-1和67.17kJ@mol-1.沿IRC分析指出该反应是氢转移协同反应,而且在反应途径上存在一个引导反应进行的振动模式,这一反应模式引导反应进行的区间在反应坐标S的-0.9～1.0(amu)1/2bohr之间;在温度为800～2600K范围内,运用改进的变分过渡态理论(ICVT),计算了该反应的速率常数,并与实验类比所得的速率常数随温度的变化趋势进行了比较.     

钙钛矿型LaCoO3—δ和La1—xSrxCoO3—δ纳米粒子的XPS表征

采用ＸＰＳ等手段对ＬａＣｏＯ３－δ和Ｌａ１－ｘＳｒｘＣｏＯ３－δ纳米粒子进行了表征。结果显示,随ＬａＣｏＯ３－δ纳米粒子粒径的减小,一方面表面钴浓度增加,另一方面,表面ＣｏＯ键的离子性增强和表面氧空位浓度增加。此二者共同导致ＬａＣｏＯ３－δ对一氧化碳氧化的催化活性随其粒径减小而明显增大。ＬａＣｏＯ３－δ纳米粒子中镧被锶部分取代后,其表面结构发生了变化,并导致对一氧化碳氧化的催化活性显著提高     

甲醇羰基化制乙酸反应的理论研究

采用有效核势能近似(ECP)从头算方法, 在LANL2DZ基组下研究了铑碘络合物催化剂催化甲醇羰基化制乙酸的反应机理. 优化得到了反应基态势能面的反应物、过渡态和产物的几何构型. 理论计算结果说明, 该催化反应循环中CH₃I氧化加成、羰基插入和CH₃COI还原消除基元反应步骤的活化位垒分别为216.03, 128.10和126.56 kJ/mol, CH₃I氧化加成是整个反应的决速步骤.     

CH3NO2+X(X=H, OH, CH3, CH2[^3B1], O[^3P])→CH2NO2+XH吸氢反应过渡态 结 构和反应位垒的DFT计算研究

采用DFT(B3LYP)方法,分别在6-311g(d,p),6-311++g(d,p)和自洽相关基组cc-pVIZ水平上优化了基态硝基甲烷和自由基H,OH,CH3,CH2[^3B1]以及O[^3P]等发生吸氢反应时的过渡态结构,并计算了反应的位垒。研究表明,对同一反应,不同基组下优化得到的过渡态几何结构基本一致;反应位垒数值的大小也基本接近,经校正,硝基甲烷同自由基反应位垒的理论计算值同实验结果基本吻合。     

Ab initio study on the mechanism of rhodium-complex- catalyzed carbonylation of methanol to acetic acid

The whole catalytic cycle of the carbonylation of methanol to acetic acid catalyzed by Rh complex is theoretically studied. All structural geometries of reactant, intermediates, transition states and product are optimized at HF/LANL2DZ level under the ECP approximation. The potential energy profiles for elementary reactions of carbonylation are calculated respectively. The transition states are further confirmed by having one and only one imaginary vibrational frequency. The results indicate that the activation energy values of CH3I oxidative addition, carbonyl insertion and CH3COI reductive elimination fundamental steps are 216.03, 128.10 and 126.55 kJ/mol, respectively; and that the CH3I oxidative addition step is predicted to be the rate-determining one.