O-与CH3CN反应机理的密度泛函理论研究

采用G3MP2B3方法研究了氧负离子与乙腈反应的势能剖面.在(U)B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平下分别优化了该反应势能面上反应物、产物、中间体和过渡态的分子结构,采用G3MP2B3方法校正了这些关键点的能量. 势能面上的各个反应路径均通过针对过渡态的內禀反应坐标理论计算加以确定. 分别考察了四个可能的热力学产物通道,即质子转移、氢原子转移、H₂⁺转移和双分子亲核取代反应途径. 其中,经H₂⁺转移生成H₂O的反应通道为该反应的主要产物通道.     

亚锗基卡宾及取代亚锗基卡宾与环氧乙烷抽提反应机理的密度泛函理论研究

采用B3LYP/6-311G(d,p)方法研究了单重态亚锗基卡宾及取代亚锗基卡宾X₂Ge=C:(X=H, F, Cl, CH₃)与环氧乙烷的氧转移反应机理. 结果表明, 由于环氧乙烷中氧上的2p孤对电子向X₂Ge=C:中C上的2p空轨道迁移,形成了p→p授受键,从而生成了各中间体. 随着p→p授受键的不断加强(即C-O键的逐渐缩短),中间体经过渡态生成了抽提产物. 取代基的电负性是影响该类反应的主要因素,取代基的电负性越大,反应的活化能越小     

H2Ge=Si:与甲醛生成含锗螺硅杂环化合物反应机理的从头算研究

用MP2/AUG-CC-PVDZ 方法研究了单重态H₂Ge=Si:与甲醛环加成反应的反应机理,该反应有一条主反应通道. 该反应所呈现的反应规律为：两反应物通过[2+2]环加成反应首先生成了一锗杂四元环硅烯,由于该锗杂四元环硅烯中Si:原子的3p空轨道与甲醛的π轨道形成了π→p授受键,使锗杂四元环硅进一步与甲醛结合生成了一中间体. 由于该中间体中的Si:原子在过渡态之后发生了sp³杂化,该中间体经过渡态异构化为含锗的螺硅杂环化合物. 该研究结果从理论上揭示了单重态H₂Ge=Si:及其衍生物(X₂Ge=Ge:, X=H, Me, F, Cl, Br, Ph, Ar, …)与非对称性π 键化合物环加成反应的反应机制.     

OH+C2H3F的反应机理及产物支化比反应的理论研究

本文对HOC₂H₃F可能解离通道的势能面进行从头算CCSD(T)/CBS//B3LYP/6-311G(d,p)计算,同时对速率常数进行Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus计算. 生成主要产物CH₂CHO+HF最有利的反应途径是OHC₂H₃F→i2→TS14→i6→TS9→i3→TS3→CH₂CHO+HF,其中速率决定步骤是HF通过TS11从CO桥接位置解离,能量比反应物高3.8 kcal/mol. 借助中间态TS14,F原子从C_α迁移到C_β位置生成CH₂O+CH₂F,然后通过中间态TS16,H从O迁移到C_α位置;通过中间态TS5,C-C键断裂生成产物,其能量比反应物低1.8 kcal/mol,比TS11低4.0 kcal/mol.     

π-(C5H5)2TiCl2·AlR3系可溶性催化剂的电子自旋共振波谱

本文稿研究了Al(iC₄H₉)₃、Al(C₂H₅)₃、Al(C₂H₅)₂Cl、Al(C₂H₅)Cl₂等与π-(C₅H₅)₂TiCl₂所形成的络合物在无溶剂以及在溶剂稀释过程中的电子自旋共振波谱。根据实验结果,作者认为未成对电子是定位在Al²⁷核一端,电子云可延伸到α氢原子位置上,并指出溶剂主要起着分散络合物的作用。     

F+H2O/D2O→HF+OH反应的准经典轨迹研究：能垒、反应物转动激发和同位素取代的影响 (cited: 4)

在新构建的含旋轨耦合校正的FH₂O基态势能面上,采用准经典轨迹方法详细研究了F+H₂O/D₂O→HF/DF+OH/OD的反应动态学．氢和氘抽取反应经过较低的类反应物过渡态直接发生反应,生成振动激发的HF/DF和内能较低的OH/OD产物．由于新构建的势能面能垒较低,得到的积分反应截面与实验值吻合．但新势能面对产物态分布和模式选择性影响较小．理论计算结果显示H2O的转动态激发对反应有很强的促进作用,说明其与反应坐标耦合紧密．     

氘代烷基卤化物CD3CH2F光解动态学的理论研究

在燃烧或大气化学多通道反应中,理解不同产物之间的产品分支比与反应的总速率,对这类基元反应同样重要. 在CCSD(T)/CBS/B3LYP/aug-cc-pVDZ理论水平上,计算所有氘代烷基卤化物CD₃CH₂F物种的基态势能面. 在CD₃CH₂F的解离反应中,C-F键解离反应与分子(HF、DF、H₂、D₂与HD)消除反应存在着争议. 本文使用RRKM方法计算各个步骤的速率常数,并使用稳态方法计算解离产物的相对产物分支比. 在不同的能量下,RRKM方法预测CD₃CH₂F的1,2-消除DF或HF的主要通道是通过四中心过渡态消除,而1,1-消除D₂或H₂的主要通道是通过三中心过渡态消除. 在266、248和193 nm光解时,主产物CD₂CH₂+DF分支比分别为96.57%、91.47%和48.52%;然而,在157 nm光解时,产物分支比计算为16.11%. 基于这些过渡态结构和能量,提出了以下光解离机制：在266、248和193 nm,CD₃CH₂F→吸收光子→TS5→形成产物→CD₂CH₂+DF;在157 nm,CD₃CH₂F→吸收光子→D/F交換的TS1→CDH₂CDF→H/F交换的TS2→CHD₂CHDF→形成产物CHD₂+CHDF.     

FC(O)O2的结构及其自由基与NO反应的微观机理研究

用密度泛函理论(DFT)和哈特里-福克(HF)从头计算方法和半经验势方法等研究了FC(O)O₂ 的结构和振动性质.在DFT中采用B3LYP方法,在6-311G(d)基组上对FC(O)O₂自由基与NO反应的微观过程进行了分析.首先给出了各反应物、中间体、过渡态和生成物的几何构型,然后计算了它们的能量和频率,通过频谱分析得到反应的中间体和过渡态信息,即FC(O)O₂与NO反应为多反应通道,势垒高度和反应速度给出主要通道是FC(O)O₂     

异补骨脂素热解实验和理论研究

利用同步辐射真空紫外光电离质谱技术,在不同光子能量下,研究了异补骨脂素(C₁₁H₆O₃)的低压热解,探测了不同温度下异补骨脂素的热解产物及其与前驱体的比例. 实验结果表明,异补骨脂素的主要热解产物是CO及其依次消去CO的产物(C₁₀H₆O₂和C₉H₆O). 利用密度泛函理论计算异补骨脂素的解离途径,并利用过渡态理论计算了竞争通道的反应速率常数. 通过实验和理论的结合,确定了异补骨脂素主要解离路径和相应产物的分子结构.     

二甲基亚锗基锗烯与乙醛生成螺锗杂环化合物反应机理的密度泛函理论研究

用B3LYP/6-31G*方法研究了单重态二甲基亚锗基锗烯(Me₂Ge=Ge:)与乙醛环加成反应的反应机理,根据该反应的势能面可以预言,该反应有一条主反应通道. 该反应所呈现的反应规律为：两反应物通过[2+2]环加成反应首先生成了一锗杂四元环锗烯,由于该锗杂四元环锗烯中Ge:原子的4p空轨道与乙醛的?轨道形成了π→p授受键,从而使锗杂四元环锗烯进一步与乙醛结合生成了一中间体. 由于该中间体中的Ge:原子在过渡态之后发生了sp³杂化,从而使该中间体经过渡态异构化为了一螺锗杂环化合物. 该研究结果从理论上揭示了单重态二甲基亚锗基锗烯(Me₂Ge=Ge:)与乙醛环加成反应的反应机制,奠定了亚锗基锗烯(H₂Ge=Ge:)及其衍生物(X₂Ge=Ge:, X=H, Me, F, Cl, Br, Ph, Ar?)与非对称性π键化合物环加成反应的理论基础.     

Density Functional Study on Structures and Relative Stability of Gd(H2O)n3+(n=8,9)

用密度泛函理论方法研究了气相和水溶液中Gd(H₂O)_n³⁺(n=8,9)化合物的结构和相对稳定性,其中水溶剂效应利用极化连续介质方法结合多种溶质空腔模型进行模拟．气相计算得到的化合物结构与实验观察结果一致．计算结果表明,在气相中9配位Gd(H₂O)₉³⁺比8配位Gd(H²O)₈³⁺稳定,而在水溶液中稳定顺序刚好相反,这一结果不依赖于计算中采用的空腔模型种类,而且也与实验结果吻合．最后,通过采用各种空腔模型计算Gd³⁺的水合自由能,并与实验值比较,发现当化合物只包含第一层配位水分子时,UA0、UAHF及UAKS空腔模型最适合研究Gd³⁺在水溶液中的性质．     

分子基磁体Cr[N(CN)2]2电子结构和半金属性的第一性原理研究

基于第一性原理方法结合广义梯度近似,研究了分子基磁体Cr[N(CN)₂]₂的电子结构和半金属性. 对总能量,自旋极化的能带结构,态密度以及自旋磁矩的计算表明该分子磁体为半金属铁磁体．每个分子的总磁矩为2.00μB,其中Cr²⁺对分子磁矩的贡献较大,而配位体上的碳原子和氮原子的贡献相对较小．讨论了当晶格常数发生小幅变化时材料半金属性的变化.     

煤燃烧中HgCl转化为HgCl_2的反应机理研究

本文用量子化学从头计算MP2/SDD方法研究了煤燃烧过程中间产物HgCl与HCl、Cl2的反应机理,优化得到反应途径上的反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型。用QCISD(T)方法计算能量,同时进行零点能校正,并以此能量计算活化能,同时计算反应热效应及熵变,采用经典过渡态理论得到反应速率常数。计算所得的反应速率常数与文献值吻合较好。     

反应物转动激发对F+H2→HF+H体系反应动力学的影响

利用高分辨的交叉分子束装置研究了F+H₂(v=0,j=0, 1)反应在碰撞能1.27 kcal/mol下的动力学行为, 获得了产物HF(v′=1,2,3)转动态分辨的微分散射截面．当反应物H₂ 处于不同转动量子态j=0和1时,产物HF(v′=2)的散射角分布都主要表现为后向散射,但HF(v′=2)的转动态布居与反应物的转动量子态密切相关,转动激发的H₂分子将产生转动“更热”的HF(v′=2) 产物．另外,对于HF(v′=3)产物通道,由于slow-down机理的影响,当H₂布居于j=0时前向散射表现更显著．     

铜(Ⅱ)四配位卤素络离子的电子结构与吸收光谱

本文给出了在络离子CuX₄^--(X=Cl,Br)中的配位体与中心离子的晶场能级。在考虑晶场效应之后,利用改进了的Wolfsberg-Helmholz分子轨道法,计算了该络离子的基态与一些激发态的能量。计算结果与所观察到的配位场跃迁带及电子迁移带的一些特性基本相符。     

Cl/HN3/I2全气相化学激光体系的化学动力学模拟计算

 对Cl/HN₃/I₂产生NCl(a)/I激光的过程进行了化学动力学计算，主要考察了Cl,HN₃和I₂的初始粒子数密度及其配比对小信号增益系数的影响。结果发现,当温度为400K, 初始Cl粒子数密度为1×10¹⁵，1×10¹⁶和1×10¹⁷cm^-3时,小信号增益系数分别达到1.6×10^-4,1.1×10^-3和1.1×10^-2cm^-1，获得最佳小信号增益系数的HN₃和I₂的初始粒子数密度分别为初始Cl粒子数密度的1～2倍和2%～4%。同时，对Cl，HN₃和I₂配比对小信号增益系数和增益持续时间的影响进行了讨论。     

二羰基茂铁二聚体光反应产物的二维红外光谱

利用二维红外光谱研究了二羰基茂铁二聚体([CpFe(CO)₂]₂)在非极性溶剂CCl4中的平衡态光反应产物．时间分辨的二维红外光谱结果证实了一种可能的可见光驱动的光反应路径,其光反应产物为CpFe(CO)₂Cl,存在两个相互耦合的羰基基团,即对称和反对称羰基伸缩振动．这是主要的光产物,其光反应路径包括自由基形成以及氯加成过程．量化计算支持上述实验结果,结果表明,二维红外光谱方法可用来原位地检测凝聚相反应的化学物种的结构及其动力学     

糠醇辅助的聚合凝胶法制备纳米Li4Ti5O12负极材料

以硝酸锂、钛酸正丁酯和糠醇为反应物,采用糠醇聚合凝胶法制备了纳米Li₄Ti₅O₁₂粉体．利用XRD、SEM和BET比表面测试对产物进行了表征,并研究了纳米Li₄Ti₅O₁₂粉体作为锂离子电池负极材料的电化学性能．在700℃或更高温度烧结时产物为纯相的尖晶石型．通过柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂的加入能够减少产物颗粒的团聚程度,增大粉体的比表面积,提高其电化学性能．加入0.5 g CTAB、700℃烧结12 h的Li₄Ti₅O₁₂粉体展示出最高的比容量和最佳的循环性能,10 C下充电比容量高达156.7 mAh/g．     

交叉分子束研究氯原子与硅烷的反应动力学

利用通用型交叉分子束研究了氯原子与硅烷的反应,观测到SiH₃Cl+H通道. 测量到产物SiH₃Cl在实验坐标下的角度分辨的飞行时间谱,获得了这个通道质心坐标下的产物角分布和动能分布. 结果表明,相对于氯原子束方向,产物SiH₃Cl主要是后向散射,说明这个通道主要是通过典型的双分子亲核取代反应(S_N2)机理进行的.     

反夹心化合物[E-C{5-n}H{5-n}Nn-E]+和[E-C{5-n}H{5-n}Pn-E]+(n=1，2，3; E=Al，Ga，In，Tl)的理论研究

研究了含有低价族元素的反夹心化合物[E-C_{5-n}H_{5-n}N_n-E]⁺和[E-C_{5-n}H_{5-n}P_n-E]⁺(n=1,2,3; E=Al,Ga,In,Tl)．(η5, η5) 配位的反夹心构型[E-C_{5-n}H_{5-n}N_n-E]⁺ 在能量上不稳定或不存在．而(η5,η5)配位的反夹心构型[E-C_{5-n}H_{5-n}P_n-E]⁺不但在能量上稳定, 在解离过程中也具有稳定性． 对于含有相同的E元素来说,[E-C_{5-n}H_{5-n}P_n-E]⁺的解离稳定性随着n的增加而降低;而对于确定的n来说, 含有不同E的化合物的解离能是类似的．其中[E-C₄H₄P-E]⁺的解离稳定性与已知的[E-C₅H₅-E]⁺非常相似．C_{5-n}H_{5-n}P_n与E之间的相互作用主要是离子性的． 由于在(η5,η5)配位的[E-C_{5-n}H_{5-n}N_n-E]⁺中,E和P原子上都具有孤对电子,因此该反夹心化合物可以作为多电子供体．