硫化钼微晶成键特性的ab initio研究

应用从头计算分子轨道方法,在HF／MINI／ECP和UHF／MINI／ECP水平上对Mo7S24^n-(n=0、1、2、3、4、6）六个硫化钼微昌体和加氢产物Mo7S24H12的几何构型进行了优化,通过对带电体系的能量分析选出三种有代表性的微晶：Mo7S24^2-、Mo7S24^-和Mo7S24,优化后的Mo7S24结构参数与实验值符合较好。在所研究的硫化钼微晶体中存在着三种不等价硫原子和两种不等价钼原子,计算结果表明,同种不等价原子的成键特征有明显差异,当体系带电及加氢时键级总能量有较大的变化,但形成键的杂化轨道类型却变化很小。     

改性芳纶/聚苯胺复合导电纤维的制备

以聚对苯二甲酰对苯二胺(简称芳纶,PPTA)纤维为基材,使用环氧氯丙烷(ECP)对PPTA表面进行有机修饰,得到了ECP改性的PPTA纤维(ECP-PPTA),然后使苯胺单体在ECPPPTA表面接枝聚合,制备了ECP-PPTA/PANI复合导电纤维。用傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)及X射线衍射分析仪(XRD)等分析测试方法对ECP-PPTA及ECP-PPTA/PANI复合导电纤维进行了表征。结果表明:PPTA经ECP改性后,PANI成功接枝在PPTA表面,制备的ECP-PPTA/PANI复合导电纤维的电阻率低于PPTA/PANI纤维的,其室温电阻率最低为0.32MΩ·m。     

过渡金属体系非线性光学性质计算的ECP基组研究

有效核势(ECP)方法是计算含有过渡金属体系的电子结构及物理性质的有效方法. 本文比较了一系列典型的ECP基组对计算含过渡金属体系非线性光学性质精度的影响. 分别在HF, MP2和DFT理论水平上对过渡金属元素使用不同的ECP基组, 计算了几个过渡金属有机化合物的静态一阶超极化率β₀. 研究结果表明: 使用有效核势计算含过渡金属体系时, 核电子的选取是提高计算精度的前提, ns和np电子应该和nd电子一同作为价电子处理; 对于重原子, 必须考虑自旋-轨道耦合相对论效应. 经过综合评估, 认为使用Stuttgart/Dresden赝势的ECP基组, MHF, 在计算含有过渡金属体系非线性光学性质方面是比较好的基组; Stuttgart RSC 1997和SBKJC VDZ相对而言是较好的基组; 基组Lanl2dz, Hay-Wadt MB (n＋1)和Hay-Wadt VDZ (n＋1)由于没有考虑自旋-轨道耦合, 计算精确度次之; 而基组CRENBL和CRENBS计算的偏差要大一些, 尤其是CRENBS基组由于价电子选择得太少而导致与实验值的偏差最大.     

改性羰基钴催化氢甲酰化反应系列基元反应的理论研究

在HF/LANL2DZ水平下,采用有效核势能近似(ECP)从头算方法,研究了有机膦配体改性羰基钴催化的氢甲酰化反应循环中部分基元反应步骤的微观反应机理.优化了基态势能面上诸反应中间体、过渡态和产物的几何构型.计算了反应活化位垒.结果表明,羰基插入、加氢氧化和脱氢还原的基元反应步骤的活化位垒分别为54.02,134.02和43.44kJ/mol.     

醋酸铀酰负离子气相分解反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT), 选择杂化密度泛函TPSSh和TZVP基组, 对一个UO₂(CO₃)₃^4-负离子的结构进行优化, 理论计算所得结果(键长等参数)与实验数据一致. 应用TPSSh/TZVP(ECP)方法对醋酸铀酰负离子UO₂(CH₃COO)₃^-的气相分解反应进行了理论计算, 成功地解释了含+5价铀的气相自由基负离子的稳定性, 并对2个负离子(CH₃COO)UO₂CH₃^-和CH₃UO₂OH^-分别与水的复分解反应进行了理论计算, 所得数据与质谱的实验结果较好地吻合.     

PtnCum(n+m=4)对甲醇第一步脱氢催化性能的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）中的B3PW91/LANL2DZ（ECP）方法在Gaussian09程序包中计算了二元合金催化剂Pt_nCu_m（n+m=4）催化甲醇第一步脱氢反应的相关几何参数,主要研究了Pt_nCu_m（n+m=4）在甲醇分子表面的吸附和脱氢反应的机理。通过比较E_ads和脱氢能垒等发现,Pt_nCu_m（n+m=4）催化甲醇脱氢的最优反应路径为甲醇分子中的甲基氢吸附在该二元金属催化剂Pt位点上导致的C-H断裂。并对比了Pt_nCu_m（n+m=4）中Pt与Cu比例对甲醇催化脱氢活性的影响,结果表明,当二元合金催化剂中Pt与Cu的比例为1：1时,催化活性最高。     

金属Ir4簇催化乙烯加氢反应势能面的理论研究

应用密度泛函理论(DFT)对金属Ir4簇催化乙烯加氢反应的反应机理进行了详尽的理论研究．在B3LYP／ECP[C,H:6-311G(d)和6-31G(d);Ir:LANL2DZ]理论水平下优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,并且用组态相互作用CCSD／ECP[C,H:6-311G(d,p);Ir:LANL2DZ]计算了各驻点的单点能,构建了该反应的基态势能面．为了验证过渡态的真实性,在B3LYP／ECP理论水平下做了内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析．计算结果表明:金属Ir4簇催化乙烯加氢反应为双通道(a和b)反应,经过多个反应步骤完成;通道a:R→TSR-1→I1→TS1-2→I2→TS2-3→I3→TS3-P→P为较为可行的反应通道．     

电活性导电聚合物在生物医学中的应用

以聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺为代表的电活性导电聚合物(electroactive conducting polymers,ECP)已成为生物材料、组织工程及临床医学领域关注的焦点.目前研究主要集中在生物相容性、细胞及组织工程、蛋白质分离、DNA吸附修复、可控药物释放、生物传感器、神经探针等方面.ECP在神经细胞、脑细胞、心肌干细胞再生和功能调节,定向诱导组织器官的再生修复方面具有潜在的应用前景.本文主要综述了聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PANi)在生物医学领域的研究进展,和电刺激对细胞生长和干细胞分化的影响,并建议了一些前景可观的相关研究方向.     

羟基钴催化氢甲酰化反应的理论研究

采用有效核势能近似(ECP)从头算方法,在HF/LANL2DZ水平下研究了羰基钴催化的氢甲酰化反应循环中的羰基插入、H2 氧化加成和脱氢还原系列基元反应步骤的反应机理.优化得到了反应基态势能面的中间体、过渡态和产物的几何构型.计算了反应活化位垒,并对各过渡态进行了振动分析以确认.理论计算结果表明,羰基插入、H2 氧化加成、脱氢还原的基元反应步骤的活化位垒分别为67.79、139.11和44.78kJ·mol-1.     

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.