铁原子与氮分子间的相互作用——单侧双配位构型

用密度泛函理论的B3LYP/6-311+G(d)方法对单侧双配位FeN2体系(简记为S-FeN2)不同自旋多重度的稳定态、范德华力作用态和过渡态的多个电子态的几何结构、电子结构、能量和振动频率进行了计算比较研究. 结果表明, S-FeN2体系三种自旋态间, Fe—N 距离R1和N—N 距离R2值均比较接近; 能量最低的是15B2态, 相近态有15B1、13B1和13B2, 彼此能差约25 kJ·mol-1. 三重态电子结构复杂, 单重态能量普遍偏高; 基组态Fe原子与N2间存在强的σ-π电子对排斥而无有效轨道重叠和电子转移, 其它组态4s13d7、4s13d64p1和3d74p1, Fe 和N2间发生σ(sd)-π和π-π*轨道重叠作用, 有少量电子转移, 体系呈现一定的离子性特征, 活化N2键长基本不超过120 pm. Fe 原子的电子单或双重被激发到由N2反键轨道为主要成分的分子轨道上时, 能使N2活化到单键程度甚至解离.     

用量子化学方法研究Ni(DMG)_2络合物的电还原机理

本文用自旋非限制的INDO量子化学方法,研究了Ni(DMG)_2,[Ni(DMG)_2]~-和[Ni(DMG)_2]~(2-)的电子结构,结果表明:在Ni(DMG)_2络合物电还原时,第一个电子是和Ni的d轨道相互作用,第二个电子是和N的p轨道相互作用,该结果与我们的电化学实验结果基本一致。     

低自旋d~5络合物的ESR参数计算方法及其数学模型

低自旋d~5络合物ESR参数计算结果证明,最低Kramers简并态,不仅其自旋——轨函与能量矩阵中基函符号一致,而且叩l±能够直接满足Kramers简并态相位关系即(Ψ_1~+)=iΨ_1~-,或者(Ψ_1~-)·=-iΨ_1~+。使用Ψ_1~±推导低自旋d~5络合物的g张量主值表达式时亦不必改变g_(yy)和g_(xx)表达式的符号即直接满足计算条件g_(zz)>g_(yy)>g_(xx)>0。本文提出四十八种g值和符号组合,以及四个定性判据;同时提出并应用实轨函与复轨函的系数关系式证明了实轨函法与复轨函法配位场参数表达式的一致性。     

间位基团激发态取代基常数的扩展及应用

合成了七个系列含间位取代基X的二苯乙烯m-XArCH=CHArY-p(简称m-XSBY-p),其中X为NO_2、I、CHCH_2、Ph、Et、NMe_2和CCH。在无水乙醇中测定它们的紫外(UV)吸收光谱,得到紫外吸收最大波长λ_(max)(nm)。对λ_(max)的波数ν_(max)(cm~(-1))进行定量相关,采用曲线拟合方法,得到上述7个间位基团的激发态取代基常数σ_(CC(m))~(ex)。将对位基团和间位基团的σ_(CC)~(ex)与Hammett常数σ进行对比,表明σx_(CC)~(ex)与σ分别表达取代基不同的电子效应。另外,合成了含上述间位基团的二芳基希夫碱(10个)和二苯乙烯(14个),用所得σ_(CC(m))~(ex)预测它们的λ_(max),并用实验测定它们的λ_(max),结果表明预测值与实验值相吻合,验证了所得σ_(CC(m))~(ex)常数的可靠性。收集了225个化合物(涉及二取代苯及二苯乙烯)的ν_(max),建立了一个统一的定量方程来表达这些化合物ν_(max)的变化规律。     

若干锰(Ⅲ)希夫碱配合物的合成和表征

合成了六种锰(Ⅲ)希夫碱配合物:Mn(bzacem)X(X~-=Cl~-,Br~-,I~-,NCS~-,NO_2~-)和Mn(bzacen)ClO_4·2H_2O,其中bzacen~(2-)为N,N′-二(苯甲酰丙酮缩)-乙二胺阴离子.用NMR法测定配合物在DMSO溶液中的有效磁矩值为4.46—4.63,表明为高自旋配合物,将电子光谱中的吸收带分别按配位场带、荷移带和配体带进行了归属,在配合物的红外光谱中,原配体H_2bzacen中的ν_(N-H)带消失,ν_(C-O)带移向低频,并对Mn-O、Mn-N和Mn-X的伸缩带进行了归属。     

双－全氟烷基氮氧自由基从取代苯甲醛的攫氢反应──用EPR方法建立取代基自旋离域参数σ的新尝试

Ｒ_ＦＮ（Ｏ　）Ｒ_Ｆ和Ｒ_ＦＮＯ的Ｆ１１３溶液在室温下与一系列的对位取代苯甲醛反应，得到稳定的对位取代苯甲酰基全氟烷基氮氧自由基。由△ａ_Ｎ和△ａ_Ｆ~β的σ单参数相关以及△ａ_Ｎ与σ和σ　双参数相关表明：极性效应是影响氟烷基酰基氮氧自由基中氮原子自旋密度变化的主要因素，而自旋离域效应的影响是很小的。     

一例可分离的双核铁氢自由基阳离子（英文）

成功分离得到了一例双核铁氢自由基阳离子盐cis-[Fe_2Cp_2(μ-H)(μ-PPh_2)(CO)_2]~(·+)[Al(OC(CF_3)_3)_4]~-(cis-1~(·+)[Al(OC(CF_3)_3)_4]~-)晶体,并使用单晶X射线衍射、电子顺磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱以及密度泛函理论对它进行了表征和理论计算。电子顺磁共振和密度泛函理论计算分析表明,自由基的自旋密度主要均等分布于2个铁原子上。     

镧系元素双三甲基硅胺基络合物(Ln(N(SiMe_3)_2)_3,Ln=Nd,Eu,Yb)的电子结构和化学键

本文采用自旋不限制的INDO方法,首次研究了Ln(N(SiMe_3)_2)_3络合物(Ln=Nd,Eu,Yb)的电子结构和化学键。结果表明,金属和配位体之间的化学键具有很强的共价性,共价性随原子序数增加而减弱。根据5d轨道成键对络合物奇特的三角锥结构提出了新的解释。计算了双三甲基硅胺基铕的OPPh_3加合物的电子结构,并讨论了电子结构和位阻效应在配位化学中的作用。     

H+H2(v=0,1)→H2(v′)+H反应截面的电子非绝热三维量子散射近似计算

本文把电子非绝热一维量子散射反应几率和三维量子散射反应截面的近似公式结合起来, 对于反应物分子(H_2)不同的量子振动态(v=0, 1) 分别计算了H+H_2(v=0)→H_2(v′=0, 1)+H和H+H_2(v=1)→H_2(v′=0, 1)+H的平均反应截面σ_0和σ_1, 并同文献上用电子绝热理论计算的结果作了比较, 表明对这类中性原予-分子反应碰撞的过程, 特别是当反应物分子处于振动激发态时, 电子非绝热效应是存在的。     

N,N-B螯合物光物理性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了4种N,N-B螯合物1,1q,2和2q的基态和激发态结构、吸收和发射光谱、跃迁密度矩阵、分子内电荷转移特征、黄昆(HR)因子、FranckCondon因子和电子耦合等光物理性质,深入探究化合物1q和2q在几何结构微调后发光效率降低的本质原因.计算结果表明,N,N-B螯合物中喹啉取代吡啶,以及吲哚配体中N杂原子的引入对光物理性质产生了较大影响.相比于化合物1和2,化合物1q和2q由于共轭面的扩展导致HOMO-LUMO能隙变窄,使吸收红移.通过计算HR因子和跃迁密度矩阵对激发态的特征和几何弛豫进行分析,结果表明化合物1q和2q具有明显增强的片段间电荷转移特征,发射能和振子强度减弱导致kr减小,并且激发态和基态间的电子耦合急剧增强造成快速的非辐射衰变,导致化合物1q和2q在CH2Cl2溶液中不发光.同时,化合物1和2具有高效的发光效率和较大的斯托克斯位移,是一类有发展前景的发光材料.     

The polarization dependent differential cross sections of the reactions:H+LiH~+(v=0,j=0)→H_2+Li~+ and H~++ LiH(v=0,j=0)→H_2~++Li

<正>Quasi-classical trajectory(QCT) calculations have been carried out to study the generalized polarization dependent differentialcross sections(PDDCSs) for the reactions H + LiH~+(v = 0,j = 0)→H_2 + Li~+ and H~+ + LiH(v = 0,j = 0)→H_2~+ + Li occurring onthe two lowest-lying electronic states of the LiH_2~+ system,using the ab initio potential energy surfaces(PESs) of Martinazzo et al.[3].Four PDDCSs,i.e.,(2π/σ)(dσ_(00)/dω_t),(2π/σ)(dσ_(20)/dω_t),(2π/σ)(dσ_(22+)/dω_t),(2π/σ)(dσ_(21-)/dω_t) have been discussed in detail.     

几种含Fc~Ⅲ杂多阴离子的XPS研究

用XPS测定了5种含Fc~Ⅲ杂多阴离子中Fe_(2■)和O_(1■)的结合能及Fe_(2■3/2)的伴峰强度。结合磁化率和差减红外光谱,研究了杂多阴离子中铁的自旋态。证实二聚体(SiFeW_(11))_2O中含有Fe—O—Fed-pπ键,相邻铁原子上的d电子发生了反磁性交换。讨论了骨架原子及中心原子对杂多阴离子中铁的电子云密度的影响。     

电场对杂金属串配合物[CuCuM（npa）4Cl]+（M=Pt,Pd,Ni）结构影响的理论研究

在Cl→M(r)和M(r)→Cl两个方向电场作用下,采用密度泛函UBP86方法研究了线性杂金属串配合物[CuCuM(npa)4Cl]+(1:M=Pt,2:M=Pd,3:M=Ni)的几何和电子结构的变化规律.总体上,电场作用下高电势端原子的自旋密度减小而低电势端原子的自旋密度增大,原子的负电荷向高电势方向移动,分子能量下降,偶极矩呈线性变化;前线轨道分布呈规律性变化,随电场增大前线占据轨道能升高的显著性次序为πnb>σ*>δ*M(r)—N(r),这使前线占据轨道能级易交错.在Cl→M(r)电场作用下,自旋密度由Cu向杂金属M离域,Cu的正电荷向M转移;分子能量下降更显著;Cu—Cu和Cu—M键缩短,前线轨道能隙减小,利于金属链的电子传输.而M(r)→Cl电场则使Cu—Cu,Cu—M键增长,但对分子能量及金属原子的电荷密度和自旋密度的影响不明显,当增大至一定电场强度后金属原子的自旋密度保持不变,两个方向电场作用下自旋密度的变化呈明显的非对称性.故1～3可能具有分子整流器的潜在应用.     

Mn掺杂GaN的电子结构及光学性质

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法(PWP)计算Mn掺杂GaN(Ga1-xMnN)晶体的电子结构及光学性质,详细讨论掺杂后电子结构的变化.计算表明,Mn掺杂GaN使得Mn 3d与N 2p轨道杂化,产生自旋极化杂质带,Ga1-xMnxN表现为半金属性,非常适于自旋注入,说明该种材料是实现自旋电子器件的理想材料.另结合实验结果分析掺杂后体系的光学性质,发现吸收谱在1.3 eV处出现吸收峰,吸收系数随Mn2+浓度增加而增大.分析表明,该峰是源于Mn2+离子e态与t2态间的带内跃迁.     

N-甲基吡咯-2-甲醛激发态结构动力学及其溶剂效应的共振拉曼光谱和密度泛函理论研究

获取了覆盖N-甲基吡咯-2-甲醛(NMPCA)A-带和B-带电子吸收共7个激发波长的共振拉曼光谱,并结合含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了的A-带和B-带电子激发和Franck-Condon区域结构动力学.TD-B3LYP/6-311++G(d,p)计算表明:A-带和B-带电子吸收的跃迁主体为π→π*.共振拉曼光谱可以指认为,11-13振动模式(A-带激发)或者7-11振动模式(B-带激发)的基频、倍频和组合频,其中C=O伸缩振动(ν7)、环的变形振动+N1-C6伸缩振动(ν17)、环的变形振动(ν21)和C6-N1-C2/C2-C3-C4不对称伸缩振动(ν14)占据了绝大部分.这表明NMPCA的Sπ激发态结构动力学主要沿C=O伸缩振动、环的变形振动和环上N1-C6伸缩振动等反应坐标展开.在同一溶剂的共振拉曼光谱中随激发波长由长变短,ν7与ν14的强度比呈现出由强变弱再变强的现象,这种变化规律被认为与Franck-Condon区域Sn/Sπ态混合或势能面交叉有关.溶剂对Sn/Sπ态混合或势能面交叉具有调控作用.     

M(CO)4~(2+)(M=Ni,Pd,Pt)的几何结构与自旋态的理论研究

对标题化合物的几何结构和可能的自旋态在密度泛函DFT-BP86和从头算的水平上进行了研究.计算结果表明:作为16电子配合物阳离子,Pd(CO)_4~(2+)和Pt(CO)~(2+)都以低自旋态平面四边形构型存在,这与实验事实相符,计算得到的键长Pd-C和Pt-C相对趋势也与实验数据一致.而对于Ni(CO)_4~(2+)阳离子计算,在低自旋态平面四边形构型和高自旋态的(扭曲)四面体之间无法给出明确的答案,因为CCSD(T)//BP86和CCSD(T)//MP2水平下得到的两种结构之间的能量差几乎可以忽略.     

NO_2的分子结构

众所周知,NO_2是角形分子,具有顺磁性.但是,对分子中单电子是在中心原子N的未成键的σ轨道上还是在大π键轨道上至今仍然没有统一的看法.大多数的教材和文献上目前比较一致的看法是,N原子采取sp~2杂化或介于sp杂化和sp~2杂化之间,分子中有二个σ键和一个П_3~3大π键,单电子占据大π键轨道     

氢原子共线交换反应的动力学计算 II: 在反应势能面上Cl+HCl(ν)碰撞对的振动去激

本文用一维量子散射方法, 计算了氢原子交换反应Cl+HCl(ν≤3)→ClH(ν'≤3)+Cl,得到了各振动态间反应和非反应非弹性几率。结果表明反应和非反应非弹性几率均呈振荡变化。反应与非反应去激几率相差不大, 预期在Cl原子与HCl(ν=1,2,3,)碰撞去激过程中, 反应和非反应散射都是一种有效的机理; 此与Wilkins的轨迹结果相符。去激几率与始终态振动量子数密切相关, 我们归纳出公式: P~ν~ν~'≈10^ν^+^ν^'^-^2^(^ν^'^'^+^1^)P~ν~ν~'~',(ν>ν'>ν')。与Moor的实验结果符合较好。     

气相中Ta~+活化分解CO_2的自旋禁阻反应机理

采用密度泛函理论中的UB3LYP方法,对Ta采用相对论校正赝势基组(SDD),C,O采用6-311+G(3d)基组,计算研究了气相中不同自旋态下Ta+活化CO2分解反应的微观机理.计算结果表明,Ta+活化CO2分解反应是典型的自旋禁阻反应,以五重态进入反应通道,经过五重态势能面到三重态势能面的系间窜越(ISC),最终产物TaO+,CO以三重态离开反应通道.运用Harvey方法优化出最低能量交叉点(MECP),并计算了MECP处的自旋-轨道耦合(SOC)常数(204.94cm-1),较大的SOC值说明了在MECP处的自旋-轨道耦合作用较强,势能面的交叉降低了自旋禁阻反应能垒,为反应提供了一条低能反应路径.运用Landau-Zener跃迁几率公式计算了MECP处系间窜越几率,较大的系间窜越几率说明了该自旋禁阻反应速率较快.     

氢原子共线交换反应的动力学计算 II: 在反应势能面上Cl+HCl(ν)碰撞对的振动去激

本文用一维量子散射方法, 计算了氢原子交换反应Cl+HCl(ν≤3)→ClH(ν'≤3)+Cl,得到了各振动态间反应和非反应非弹性几率。结果表明反应和非反应非弹性几率均呈振荡变化。反应与非反应去激几率相差不大, 预期在Cl原子与HCl(ν=1,2,3,)碰撞去激过程中, 反应和非反应散射都是一种有效的机理; 此与Wilkins的轨迹结果相符。去激几率与始终态振动量子数密切相关, 我们归纳出公式: P~ν~ν~'≈10^ν^+^ν^'^-^2^(^ν^'^'^+^1^)P~ν~ν~'~',(ν>ν'>ν')。与Moor的实验结果符合较好。