H+2离子和H原子相互作用研究

应用改进的排列通道量子力学方法(ACQM)对H+2离子与H原子的相互作用进行了研究.研究结果表明,H+2离子与H原子相互作用能够形成稳定的正三角形构型的H+3离子,从而为实验上制备H+3离子找到了一种新的方法.     

基于原子晶体构型的高压固氩中的多体相互作用

X射线衍射实验显示固氩是面心立方(fcc)晶格结构,目前对晶体氩的研究只限于两体,三体以及四体相互作用势。本文利用多体展开方法和超分子单、双 (三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))对固氩fcc晶格结构的三体和四体的几何构型、几何参数、不同体积下所有三体和四体构型的势能以及各构型所占比例等几个方面进行了准确的量子化学计算。结果表明:所有三体构型中对总的三体势能贡献最大的是构型1、构型6、构型12和构型23;对三体势及其交换部分和色散部分的计算结果与现有解析经验势在长程部分符合得非常好,但在短程部分有较小差异。所有的四体构形中对总的四体势能贡献最大的是构型1,构型2,构型4,构型5,构型7和构型8;对四体势及其交换势部分和色散部分的计算结果尚无解析经验势可比较。利用这些特殊构型的相关数据并结合其它构型,可拟合出更准确的三体经验势函数及其参数,也为拟合四体经验势函数及其参数提供了重要的参考价值。     

基于原子晶体构型的高压固氩中的多体相互作用

X射线衍射实验显示固氩是面心立方(fcc)晶格结构,目前对晶体氩的研究只限于两体,三体以及四体相互作用势.本文利用多体展开方法和超分子单、双(三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))对固氩fcc晶格结构的三体和四体的几何构型、几何参数、不同体积下所有三体和四体构型的势能以及各构型所占比例等几个方面进行了准确的量子化学计算.结果表明:所有三体构型中对总的三体势能贡献最大的是构型1、构型6、构型12和构型23;三体势及其交换部分和色散部分的计算结果与现有解析经验势在长程部分符合得非常好,但在短程部分有较小差异.所有的四体构形中对总的四体势能贡献最大的是构型1,构型2,构型4,构型5,构型7和构型8;四体势及其交换势部分和色散部分的计算结果尚无解析经验势可比较.利用这些特殊构型的相关数据并结合其它构型,可拟合出更准确的三体经验势函数及其参数,也为拟合四体经验势函数及其参数提供了重要的参考价值.     

Li2、LiH的激发态和Li2H的基态结构与势能函数

使用“对称性匹配簇-组态相互作用”方法,对Li2分子三重态的第一激发态、LiH分子的基态、单重态的第一和第二激发态的几何构型与谐振频率进行了优化计算.利用“群操作求和”方法分别对这4个态进行单点能扫描计算,并拟合出了相应各态的Murrell-Sorbie势能函数.使用多种方法对Li2H分子的基态结构进行优化,并用优选出的密度泛函(B3P86)方法对该分子进行了进一步的频率计算.结果发现Li2H分子的基态稳态结构为C2v构型,在此基础上用多体项展式理论导出了它的解析势能函数,其等值势能图准确再现了Li2H分子的结构特征和离解能.首次报导了该分子对称伸缩振动等值势能图中存在的两个对称鞍点,对应于反应LiH Li→Li2H,活化能大约为18.7×4.184 KJ/mol.     

H2O在LiH固体表面的吸附与成键

用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势方法,计算了H2O分子在LiH表面的最佳吸附方式,得到了倾斜吸附的构型,其偏转角为37.85°.由吸附前后的态密度(DOS)图可知,成键主要由LiH的s、p轨道和H2O的sp3轨道杂化而成,成键峰重叠性较强,且峰增宽,有明显的共价成分.其吸附能为-43.2 kJ/mol,为化学吸附.结果显示,H2O分子在LiH表面吸附的吸附性质和构型与实验结果一致,并有形成LiOH的趋势.     

第一性原理研究O2和H2O在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附行为

运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了O2和H2O单分子在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附行为。吸附位点主要考虑了表面的Zn顶位和Zn桥位,同时也考虑了其它可能的吸附行为。对于O2在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附设计了9个模型,H2O在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附设计了12个模型。通过形成能计算发现,O2在表面上的吸附为正值,H2O的吸附为负值。O2和H2O单分子在表面上发生分子吸附,未见解离形态。对于O2吸附最稳定的结构是O2分子与表面相邻的Zn原子形成了Znslab1-Oads1-Oads2-Znslab2桥连键。其它较为稳定的结构是Oads1原子迁移到下一个表面重复晶胞的O原子位置附近,在表面上形成了Znslab1-Oads1键,同时Oads2原子扩散至表面沟渠上方。对于H2O吸附,不论以何种方式吸附结构都比较稳定。其中最稳定的构型是Oads迁移到下一个表面重复晶胞的O原子位置附近,形成了Znslab1-Oads键以及Oslab3-H氢键。另外较稳定的构型是Oads迁移到ZnO (101 ̅0)表面台阶上方,形成了Znslab1-Oads键以及Oslab1-H氢键。     

ScH2分子的结构及分析势能函数

本文利用相对论有效原子实势（RECP）和密度泛函（B3PW91）的方法对Sc原子采用SVP基组,对H原子采用6-311++G基组,对ScH2分子的结构进行了优化,得到了它的平衡几何构型和谐振频率。使用多体项展式理论方法,导出了基态ScH2分子的分析势能函数,该势能表面准确地再现了ScH2 (C2v)平衡结构,然后根据势能函数等值图讨论了反应势能面的静态特征,并利用杂化轨道理论解释了ScH2分子的结构。     

气相中2Sr+,2Ba+介入N2O与H2反应的理论研究

运用密度泛函理论DFT-UB3LYP方法,对2Sr+、2Ba+采用相对论校正赝势基组SDD,对N、O、H采用6-311+G(2d,p)基组,计算研究了气相中碱土金属离子2Sr+、2Ba+介入N2O(1∑+)和H2(1∑g+)反应的微观机理,优化了二重态势能面上各反应物、中间体和过渡态的构型特征,用频率分析方法和内禀反应坐标方法(IRC)对过渡态进行了验证.运用Kozuch撰写的能量跨度模型(Energetic Span Model,δlE),确定了决定循环反应速率的决速过渡态(TDTS)和决速中间体(TDI),并利用转化频率(Turnover Frequency,TOF)评估了催化性能.结果表明:从热力学性质分析2Sr+、2Ba+离子对N2O(1∑+)和H2(1∑+g)反应很好的催化作用,可得到目标产物N2(1∑g+)和H2O(1 A1),却从动力学性质分析主要反应产物为N2、SrOH+ (BaOH+)和H,最终动力学因素在反应中起决定性作用,以上结论与实验观测结果相符.     

气相中2Sr＋, 2Ba＋介入N2O与H2反应的理论研究

本文运用密度泛函理论DFT-UB3LYP方法, 对2Sr+、2Ba+采用相对论校正赝势基组SDD, 对N、O、H采用6-311+G(2d,p)基组, 计算研究了气相中碱土金属离子2Sr+、2Ba+介入N2O (1∑+) 和 H2 (1∑+g)反应的微观机理, 优化了二重态势能面上各反应物、中间体和过渡态的构型特征, 用频率分析方法和内禀反应坐标方法(IRC)对过渡态进行了验证. 运用Kozuch撰写的能量跨度模型(Energetic Span Model, δE),确定了决定循环反应速率的决速过渡态(TDTS)和决速中间体(TDI), 并利用转化频率(Turnover Frequency,TOF)评估了催化性能. 结果表明：从热力学性质分析2Sr+、2Ba+离子对N2O (1∑+) 和 H2 (1∑+g)反应很好的催化作用,可得到目标产物N2 (1∑+g) 和 H2O (1A1), 却从动力学性质分析主要反应产物为N2、SrOH+ (BaOH+)和H, 最终动力学因素在主题反应中起决定性作用,以上结论与实验观测结果相符.     

甲醛与甲酰胺相互作用的从头算研究

在MP2 /6 3 1G(d)和MP2 (FC) /6 3 11+ +G(d ,p)水平上 ,对H2 CO和HCONH2 以及设计的 3种构型H2 CO…HCONH2 复合物等进行几何全优化计算 ,经振动频率分析 ,确认它们为势能超曲面上的稳定驻点 .然后在MP2 /6 3 11+ +G(2df,3p)水平上进行单点能计算和基组重叠误差 (BSSE)校正以获得相互作用能 .并利用自然键轨道理论和分子中的原子理论探讨H2 CO和HCONH2 相互作用的本质 .分子间相互作用的能量分解分析显示 ,静电能在H2 CO…HCONH2 相互作用能中占主导地位     

几个小分子静电势的密度泛函理论计算

运用多种密度泛函理论(DFT)方法和从头算(ab initio)方法,研究了具有代表性的一系列分子的静电势,选择QCISD计算出的分子静电势为标准静电势,通过比较多种DFT法和QCISD从头算,以及它们之间的均方根偏差和静电势差值曲线图,结果表明B3LYP-DFT法与QCISD-ab initio法计算结果较吻合,暗示了B3LYP-DFT法在得到分子静电势时是一个有用的工具,尤其对于从头计算难以进行研究的大分子体系.     

CH2Cl与OH自由基反应机理的理论研究

用量子化学从头算方法对CH2 Cl与OH自由基反应生成HCCl+H2 O、HCOCl+H2 和H2 CO +HCl的机理进行了研究 .在UMP2 (FC) / 6 311++G 水平上计算出了各物种的优化构型、振动频率 ;并在Gaussian 3(G3)水平上计算了他们的零点能 (ZPE)、相对能量及总能量 .结果表明 ,CH2 Cl和OH自由基反应首先经无垒过程生成一个富能中间体CH2 ClOH ,中间体再经过一系列原子转移、基团旋转和键断裂分别生成产物HCCl+H2 O、HCOCl+H2 和H2 CO +HCl;三者均为放热反应 ,放热量分别为 72 .81、338.5 4和 35 4 .0 8kJ/mol;生成H2 CO +HCl放出的热量比生成HCCl+H2 O放出的热量多 2 81.2 7kJ/mol,与实验结果吻合 .     

基于变分Monte Carno计算的H2分子势能曲线的可靠性

基于Alexander and Coldwell报道的变分Monte Carno计算的势能曲线,计算了H2分子的振转能级.利用Murrell-Sorbie函数和最小二乘法拟合出了解析势能函数,以此为基础计算出光谱常数.通过与实验比较发现:由于该势能曲线考虑了相对论效应和非绝热效应,振转能级和光谱常数计算结果与实验值符合良好,与目前最高水平从头计算的结果相当,说明这种计算方法准确可靠,可进一步推广应用于势能函数计算之中.     

低能电子与H_2分子碰撞振动激发动量迁移散射截面的研究

采用振动密耦合方法及基于量子力学从头计算的静电势、交换势和相关极化势,研究了低能电子与H2分子碰撞振动激发的动量迁移散射截面.通过包含18个振动波函数、8个分波和16个分子对称性,得到了收敛性很好的ν=0→ν′=0,1,2,3,4等几个振动跃迁通道的动量迁移散射截面值,并在入射电子能量1eVE≤10eV时给出了比以前的理论研究更为合理的总的动量迁移散射截面.     

乙醇煤油混合燃料热解特性实验研究

本文实验研究了乙醇、煤油及其混合物的热解特性.利用气相色谱测量了其中氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳的浓度.实验结果表明,燃料的热解率随温度的增加而增加.热解形成的气体中,乙醇热解得到的氢气浓度高于煤油,而甲烷和乙烯的浓度低于煤油.掺混乙醇后的煤油混合燃料热解时形成的氢气浓度随乙醇含量的增加而增加,对于在超燃冲压发动机中采用在煤油中添加一定量的含氧燃料(如乙醇、甲醇等)来解决着火和稳定燃烧问题具有很好的潜在优势.     

H2Se(X1A1)分子的解析势能函数

使用密度泛函B3LYP方法和 6-311++G**基组,在优化H2Se(X1A1)基态结构,确定其正确离解极限,计算所有两体项和三体项参数基础上,建立了H2Se(X1A1)的多体项展式解析势能函数。其中对处于激发态两体项HSe(A2∑+)的计算,则使用SAC-CI方法。H2Se(X1A1)的等值势能图准确地表现了其结构和势能面的特征。     

H2O分子在不同电荷态的重离子作用下的离化

利用含时密度泛函理论和局域密度近似方法，计算了H2O分子在速度为12．5α0／fs的重离子C^＋和C^2＋作用下产生的各种电荷态的H2O分子离子的几率、平均逃逸电子数和偶极矩的变化随时间的演化。计算结果表明，在重离子势最大时，电偶极矩的变化最大，重离子的电荷态越高，得到高电荷态H2O分子的几率越大；重离子远离分子时，电偶极矩的变化趋于平缓。The time-dependent density functional theory （TDDFT） and local density approximation （LDA） are used to calculate the dipole moment changes, the ionization probabilities of the H20 molecule and the time-dependent probabilities of escaped electrons in the process of excitation of H2O molecule by C^＋ , C^2＋ with energy of 2.3 MeV/u. It is shown that the dipole moment changes of H2O are the greatest and the higher the charge staate of heavy ion, the bigger the probabilities of the high charge state of H2O molecule at maximal heavy ion potential. The dipole moment changes slightly when heavy ion leaved far from molecule.     

CH3CH2+N(4S)反应机理的理论研究

利用abinitio方法对CH3CH2+N(4S)反应进行了理论研究,在MP2/6-311+G(d,p)水平上优化得到了反应途径上的反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型和谐振频率,并在QCISD(T)/6-311+G(d,p)水平上进行单点能计算.计算结果表明,CH2CH2+3NH和H2CN+CH3是此反应主要产物,CH3CHN+H是此反应次要产物.产物CH2CH2+3NH主要来自直接氢抽提反应通道,H2CN+CH3来自加成-解离反应通道,CH3CHN+H来自加成-解离反应通道.     

SiH2体系的分子反应动力学

基于多体展式方法所导出的SiH₂（X¹A₁）分析势能函数,用准经典的Monte Carlo轨线法研究了Si（¹D_g）+H₂（0,0）和H（²S_g）+SiH（0,0）的原子与分子反应动力学过程.研究结果表明：Si（¹D_g）与H₂（0,0）的碰撞在低能时（小于209.20 kJ/mol）生成稳定的络合物SiH₂（X¹A₁）,该反应是无阈能反应;而H（²S_g）与SiH （0,0）碰撞不能生成稳定的络合物,主要发生交换反应H（²S_g）+SiH （0,0）→Si（¹D_g）+H₂（0,0）,该反应也是无阈能反应. 关键词： 2')" href="#">SiH₂ 势能函数 反应截面 轨线     

A periodic DFT study on adsorption of small molecules(CH_4,CO,H_2O,H_2S,NH_3)on the WO_3(001) surface-supported Au

Gas molecules(such as CH4,CO,H2O,H2S,NH_3)adsorption on the pure and Au-doped WO3(001)surface have been studied by Density functional theory calculations with generalized gradient approximation.Based on the the calculation of adsorption energy,we found the most stable adsorption site for gas molecules by comparing the adsorption energies of different gas molecules on the WO3(001)surface.We have also compared the adsorption energy of five different gas molecules on the WO3(001)surface,our calculation results show that when the five kinds of gases are adsorbed on the pure WO3(001)surface,the order of the surface adsorption energy is CO>H2S>CH4>H2O>NH3.And the results show that NH3 is the most easily adsorbed gas among the other four gases adsorbed on the surface of pure WO3(001)surface.We also calculated the five different gases on the Au-doped WO3(001)surface.The order of adsorption energy was found to be different from the previous calculation:CO>CH4>H2S>H2O>NH3.These results provide a new route for the potential applications of Au-doped WO3 in gas molecules adsorption.