离子对生成反应Li+I2→Li++I2-的理论研究:从头算势能面和反应几率

采用QCISD(T)方法进行了构型优化及势能面扫描.电荷布居分析采用QCISD,对Li+I₂→Li++I₂^-离子对生成反应进行了系统的从头算理论研究:(1)构筑了两电子态(离子性²B₂态和中性分子2A1态)的完全从头算势能面,找到了两电子态势能面上的最低能量反应途径及两势能曲面的交线,据此确定了离子态与中性分子态之间的最可几交叉半径(R_c^max),计算了该处电子精细结构,得到的电子亲合能和解离能与实验光谱数据相吻合;(2)用Landau-Zener公式计算了离子对生成几率,发现了散射共振态的存在,这一结果与Na+I2→Na⁺+I₂^-体系非常相似,并比较了可得到的实验数据.     

K＋I~2→K^+＋I~2^-离子对生成反应态－态几率与 选态截面的量子散射理论研 究

本文用Miller的-矩阵变分法在Aten-Lanting-Los两态势能面上计算了K＋I~2→K^+＋I~2^-电离反应的态－态几率和选态反应截面,结果表明了低电离阈能、几率的振荡行为及振动增强效应;电离截面随碰撞能及I~2振动量子数的变化规律与实验预测相吻合;讨论了反应机理。     

K＋I~2→K^+＋I~2^-离子对生成反应态－态几率与 选态截面的量子散射理论研 究

本文用Miller的-矩阵变分法在Aten-Lanting-Los两态势能面上计算了K＋I~2→K^+＋I~2^-电离反应的态－态几率和选态反应截面,结果表明了低电离阈能、几率的振荡行为及振动增强效应;电离截面随碰撞能及I~2振动量子数的变化规律与实验预测相吻合;讨论了反应机理。     

稀土离子Pr3+和Tm3+多重态间电偶极跃迁约化矩阵元的计算

利用M.F.Reid的f壳层经验程序和P.A.Tanner发表的氯冰晶石Ca2NaLnCl6体系中Pr3+和Tm3+离子的能级参数计算出它们的基组态的中间态波函数14fN?SLJ(共13个),然后将其代入单位张量算符U(?)(?=2,4,6)的约化矩阵元公式中,分别计算出Pr3+和Tm3+离子的各个多重态之间电偶极跃迁的约化矩阵元的值.对该约化矩阵元在分析激发态吸收几率或能量传递几率的应用做了讨论.     

乙烷在氧化镍上催化氧化脱氢的反应机理研究

应用O~2-TPD,脉冲实验,原位Weiss磁测量以及TAP(temporalanalysisofproducts)技术对NiO上的乙烷氧化脱氢制乙烯催化作用机理进行了研究。结果表明,NiO中的非化学计量氧表现出与气相氧交换的可逆性,其中在较低温度下脱附的α氧(很可能是O~2^-,O~2^2^-)仅存在于催化剂表面,与气相氧交换迅速,而较高温下脱附的β氧(很可能是O^-)不仅存在于催化剂表面,还存在于催化剂体相。β氧较α氧表现出更高的乙烯选择性。在反应条件下,Ni均应处于高氧化态(Ni^(^2^+^δ^)^+,0≤δ≤1),一旦催化剂中有微量Ni^0生成,乙烷便发生裂解反应,乙烯选择性立即降为零。乙烷在NiO上的氧化脱氢(ODHE)的可能反应机理为:首先乙烷与NiO中的非化学计量氧O~n(~s~)作用脱除一个α-H生成乙基自由基,然后进一步脱除一个β-H生成乙烯,乙烯生成的整个过程是在催化剂表面上进行的;副产物CO~2是由表面乙烯进一步氧化(很可能是与O~2^-,O~2^2^-作用)生成的。失去O~n~(~s~)的NiO在反应体系(一定的氧分压)中,重新生成含非化学计量氧的NiO。     

硼酸盐水溶液热力学研究: 4.离子对[CaB(OH)~4]^+标准缔合 常数的确定

在温度为278.15-318.15K范围内测定了含有不同Li~2B~4O~7和CaCl~2浓度测试液的无液接电池:Pt,H~2(101.325kPa)|Li~2B~4O~7(m~1),CaCl~2(m~2)|AgCl-Ag的电动势E(V)。在Pitzer电解质溶液理论基础上,用线性外推法确定离子对[CaB(OH)~4]^+的标准缔合常数K~d,并得到K~d随温度T变化的经验公式:pK~d=0.6857-359.72/T-4.632×10^-^3T。同时计算得到了离子对缔合过程的热力学函数,指出形成该离子对的推动力是缔合熵。     

骨架金属原子对Keggin阴离子电子结构和物化性质的研究

使用第一原理密度泛函理论中的离散变分方法(DFT-DVM)对(PM~1~2O~4~0)^n^-(M=Mo,W,V),(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-五种Keggin结构杂多阴离子进行了电子结构计算,讨论了骨架金属原子对Keggin结构杂多阴离子的电荷分布、成键作用、热稳定性、氧化还原性等的影响。结果表明,骨架金属原子对Keggin阴离子的电荷分布和成键作用均有一定的影响,以Mo,W,V作骨架金属原子的Keggin阴离子(PM~1~2O~4~0)^n^-的热稳定性顺序为:(PW~1~2O~4~0)~3^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PV~1~2O~4~0)^1^5^-。提出了判断杂多阴离子氧化性强弱的两因素法---脱出晶格氧的难易程度和LUMO轨道电负性,并根据两因素法得到氧化性强弱顺序为:(PV~1~2O~4~0)^1^5^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PW~1~2O~4~0)~3^-。同时,讨论了当(PMo~1~2O~4~0)~3^-中的Mo部分被W和V取代后,即(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-,其中取代原子对电子结构的影响,结果表明,W取代使整个阴离子的稳定性增强,但氧化性减弱,V取代,使稳定性减弱,但氧化性增强。     

骨架金属原子对Keggin阴离子电子结构和物化性质的研究

使用第一原理密度泛函理论中的离散变分方法(DFT-DVM)对(PM~1~2O~4~0)^n^-(M=Mo,W,V),(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-五种Keggin结构杂多阴离子进行了电子结构计算,讨论了骨架金属原子对Keggin结构杂多阴离子的电荷分布、成键作用、热稳定性、氧化还原性等的影响。结果表明,骨架金属原子对Keggin阴离子的电荷分布和成键作用均有一定的影响,以Mo,W,V作骨架金属原子的Keggin阴离子(PM~1~2O~4~0)^n^-的热稳定性顺序为:(PW~1~2O~4~0)~3^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PV~1~2O~4~0)^1^5^-。提出了判断杂多阴离子氧化性强弱的两因素法---脱出晶格氧的难易程度和LUMO轨道电负性,并根据两因素法得到氧化性强弱顺序为:(PV~1~2O~4~0)^1^5^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PW~1~2O~4~0)~3^-。同时,讨论了当(PMo~1~2O~4~0)~3^-中的Mo部分被W和V取代后,即(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-,其中取代原子对电子结构的影响,结果表明,W取代使整个阴离子的稳定性增强,但氧化性减弱,V取代,使稳定性减弱,但氧化性增强。     

电子转移反应O2+O2·-→O2·-+O2的从头算研究

利用abinitio方法,在UHF,UMP2及不同基组3-21G,6-31G^*,6-311+G^*和UMP2(full)/6-311+G^*水平上,研究了O~2/O~2^.^-自交换电子转移反应。优化了电子转移前后反应物和产物的结构,研究了体系能量的变化,计算了自交换电子转移反应的内重组能。对UHF方法和UMP2方法的计算结果进行了比较,并与实验结果进行了对照。结果表明UHF方法由于没有考虑组态相互作用,计算结果存在较大偏差,UMP2(full)/6-311+G^*水平上的计算结果与实验值吻合较好。在UMP2(full)/6-311+G^*水平上计算了气相自交换电子转移反应速率常数。在优化了电子转移复合物结构的基础上考虑了溶剂效应的影响,计算了水溶液中的溶剂重组能。研究结果表明O~2/O~2^.^-体系电子转移反应的活化能主要来源于溶剂重组能的贡献。最后计算了该反应在水溶液中的反应速率常数。理论计算结果与实验值吻合得很好。     

电子转移反应O~2+O~2^.^-→O~2^.^-+O~2的从头算研究

利用abinitio方法,在UHF,UMP2及不同基组3-21G,6-31G^*,6-311+G^*和UMP2(full)/6-311+G^*水平上,研究了O~2/O~2^.^-自交换电子转移反应。优化了电子转移前后反应物和产物的结构,研究了体系能量的变化,计算了自交换电子转移反应的内重组能。对UHF方法和UMP2方法的计算结果进行了比较,并与实验结果进行了对照。结果表明UHF方法由于没有考虑组态相互作用,计算结果存在较大偏差,UMP2(full)/6-311+G^*水平上的计算结果与实验值吻合较好。在UMP2(full)/6-311+G^*水平上计算了气相自交换电子转移反应速率常数。在优化了电子转移复合物结构的基础上考虑了溶剂效应的影响,计算了水溶液中的溶剂重组能。研究结果表明O~2/O~2^.^-体系电子转移反应的活化能主要来源于溶剂重组能的贡献。最后计算了该反应在水溶液中的反应速率常数。理论计算结果与实验值吻合得很好。     

O~3＋NH→HNO＋O~2反应机理的量子化学研究

用密度泛函(DFT)的B3LYP方法(6－31++G^*^*)研究了臭氧与NH自由基反应的微观机理,优化得到反应途径上的反应物,过渡态,中间体和产物的构型,通过振动分析对过渡态和中间体进行了确认。对单点用QCISD(T)/6－31++G^*^*方法计算能量,同时进行零点能校正。研究结果表明：NH与O~3反应有两条不同的反应通道,且均表现为亲电反应特征,两条不同的反应均为强放热反应。     

LCAC-SW quantum scattering dynamic study on the ion-pair formation process

LCAC-SW method has been extended to study the reaction dynamics for ion-pair formation processes. M X2→-M X2- reaction system involves two potential energy surfaces, i.e., the covalence state (M X2) and the ionic state (M X2-) and their crossing effect. The working equations for calculating state-to-state probability have been derived based on the above two-state model. Satisfied results of collinear state-to-state probabilities for K I2→K I2- ion-pair formation system have been obtained.     

激光光解CHBr3+O2体系的FTIR-TRS研究

紫外光解CHBr_3被认为是产生有着重要意义的CH 自由基的主要途径,Lin首先用闪光光解法研究了CHBr_3+O_2体系的真空紫外光解.我们用自行设计的分子光解时间分辨富里叶红外发射谱仪(FTIR-TRS),重新研究了这一体系在193nm 的光解反应,得出了一些与前人不同的结果.我们仪器的工作原理已做过详细的描述,这里在光解室里注入了混合的约5Pa 的CHBr_3(Baker 公司试剂,未进一步纯化)和230Pa 的O_2(北京氧气厂电子级高纯氧),用35mJ     

亚稳分子O~2(b^1∑^+~g)猝灭反应研究

在流动余辉装置中,利用镍金属表面催化氧原子复合的方法,产生了高浓度的亚稳态O~2(b^1∑^+~g)。采用准一级近似的方法,测定了O~2(b^1∑^+~g)被15种分子猝灭的速率常数,其大小在10^-12～10^-14cm^3·molecule^-1·s^-1数量级范围内,用电子－振动(E-V)能量转移模型分析了各种分子猝灭反应的机理,结果表明猝灭速率常数的大小与试剂分子中的C----H,N---H以及O-----H键的数目密切相关;同时,我们的结果也表明,分子的其它特性将对O~2(b)的猝灭反应也起着重要的作用。     

离子对生成反应的LCAC-SW量子散射理论研究＊

LCAC-SW method has been extended to study the reaction dynamics for ion-pair formation processes.M+X₂M⁺+X^-₂ reaction system involves two potential energy surfaces,i.e.,the covalence state(M+X₂) and the ionic state(M⁺+X^-₂) and their crossing effect.The working equations for calculating state-to-state probability have been derived based on the above two-state model.The selected-state reaction probabilities of collinear ion-pair formation process M+I₂M⁺+I^-₂(M=Na,K,Cs) on Aten-Lanting-Los two-state potential energy surface have been calculated.The results show that the reaction probabilities are of resonance effect.     

Eu^3+和Eu^3+在LnBaB~9O~16是的紫外和真空卜外发光性质

研究了Tb^3+和En^3+在LnBaB~9O~16(Lu=La,Gd,Y,Lu)中的卜外和真空紫外光谱性质。X射线粉未衍射数据脂标化结果表明,LnBaB~9O~16(Lu=La,Gd,Y,Lu)系列化合物属于三方晶系。Eu^3+的荧光光谱结果表明,LnBaB~9O~16和GdBaB~9O~16中稀土离子占据非是心对称的格位,Eu^3+在其中的特征发射5D0→7F2电偶极跃迁为主;而在YBaB9O16和LuBaB9O16中稀土离子占据中心对称性的格位,Eu3^+在其中的特征发射以5D0→7F1磁偶极跃迁为主.     

CH3S自由基H迁移异构化及脱H2反应的直接动力学研究

采用密度泛函方法(MPW1PW91)在6-311G(d,p)基组水平上研究了CH₃S自由基H迁移反应CH₃S→CH₂SH (R1), 脱H₂反应CH₃S→HCS＋H₂ (R2)以及脱H₂产物HCS异构化反应HCS→CSH (R3)的微观动力学机理. 在QCISD(t)/6- 311＋＋G(d,p)//MPW1PW91/6-311G(d,p)＋ZPE水平上进行了单点能校正. 利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)分别计算了各反应在200～2000 K温度区间内的速率常数k^TST和k^CVT, 同时获得了经小曲率隧道效应模型(SCT)校正后的速率常数k^CVT/SCT. 结果表明, 反应 R1, R2 和R3的势垒△E^≠分别为160.69, 266.61和241.63 kJ/mol, R1为反应的主通道. 低温下CH₃S比CH₂SH稳定, 高温时CH₂SH比CH₃S更稳定. 另外, 速率常数计算结果显示, 量子力学隧道效应在低温段对速率常数的计算有显著影响, 而变分效应在计算温度段内对速率常数的影响可以忽略.     

Theoretical Study on the Ion-pair Formation Mechanism for the Li + I2 → Li+ + I2- System

For the Li + I2 →Li+ + I2- system, theoretical study has been performed on the QCISD(T) level by using the ab initio method. The collision complex in ion-pair formation process was found and optimized. These results show that the crossed molecule beam (CMB) experimental phenomenon is verified and the detailed geometry is given for the first time. A mechanism for ion-pair formation was proposed in detail. The position where the collision complex occurs affects the reaction path. Specifically, the process has threshold when the collision complex appeared before the crossing point between the covalent and ionic state potential energy surfaces. On the contrary, the process has no threshold after the crossing point. Theoretically, the title system belongs to the former case.