铁原子与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）计算研究铁原子与NO反应的相关微观反应机理。全参数优化了四重态和六重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析方法和内禀反应坐标（IRC）方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的反应势能面曲线,并讨论了势能面的交叉情况。结果表明,该反应为典型的两态反应,反应通道一中出现了一个势能交叉点,反应通道二中出现了两个势能交叉点,反应通道三中出现了三个势能交叉点。势能面上的交叉点能够有效降低反应的活化能,增加反应放热,这在动力学和热力学上都是有利的。     

铁原子与SO_2反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了铁原子与SO_2在三重态以及五重态反应势能面上的反应机理.全参数优化了三重态以及五重态反应势能面上各驻点的几何构型,并用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的反应势能面曲线和微观反应路径.结果表明,铁原子与SO2在三重态与五重态反应势能面上的几何构型相似,三重态的能量均比五重态高,说明铁原子与SO_2的反应主要在五重态反应势能面上进行.整个体系为放热反应,反应的活化能为30.6 k Cal/mol.     

Fe_2和NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe_2铁簇与NO反应的相关微观机理.全参数优化了八重态以及十重态反应势能面上各驻点的几何结构,并用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面(PESs).用"两态反应"分析反应机理,势能面上的两个交叉点能有效地降低反应的活化能,这在动力学上和热力学上都是有利的.N原子脱离化合物为整个反应的速控步骤.     

Fe2和NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe2铁簇与NO反应的相关微观机理。全参数优化了八重态以及十重态反应势能面上各驻点的几何结构,并用频率分析法以及内禀反应坐标（IRC）方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面（PESs）。用“两态反应”分析反应机理,势能面上的两个交叉点能有效地降低反应的活化能,这在动力学上和热力学上都是有利的。N原子脱离化合物为整个反应的速控步骤。     

封装进过渡金属原子的单壁碳纳米管:密度泛函理论研究

运用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)的非平衡格林函数(NEGF)方法对过渡金属原子嵌入后的单壁碳纳米管(SWCNT)的电子输运性质进行了研究.构建并优化不同过渡金属原子填充进不同类型碳纳米管的模型,研究其对应的电荷和自旋传输性质.发现所有体系都在费米面附近出现自旋相关的电导下降峰,数值为一个量子电导(2e2/h).碳管内封装两个铁原子的体系,磁性状态的改变导致不同的电输运行为,这一性质提供了新的有前景的方法来检测原子尺度上的磁特性.     

Fe6与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT-Density Functional Theory）中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe6+NO→Fe6O+N反应的相关微观机理。全参数优化了二十重态以及二十二重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析法以及内禀反应坐标（IRC- Intrinsic Reaction Coordinate）方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面,并用两态反应分析其反应机理。通过对反应过程的分析发现,反应在二十重态以及二十二重态势能面上的反应路径是相似的,势能面上的一个交叉点能增加反应放热,有效地降低反应的活化能,为整个反应体系提供了一条能量较低的反应路径。     

Fe_6与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT-Density Functional Theory)中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)的计算水平上研究了Fe_6+NO→Fe_6O+N反应的相关微观机理.全参数优化了二十重态以及二十二重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析法以及内禀反应坐标(IRC-Intrinsic Reaction Coordinate)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的微观反应路径和反应势能面,并用两态反应分析其反应机理.通过对反应过程的分析发现,反应在二十重态以及二十二重态势能面上的反应路径是相似的,势能面上的一个交叉点能增加反应放热,有效地降低反应的活化能,为整个反应体系提供了一条能量较低的反应路径.     

过渡金属铁团簇Fe4和NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法在6-311+G（d,p）计算水平上研究了第一过渡系金属铁簇Fe4在基态和第一个激发态与NO的反应机理。全参数优化了体系中十四重态以及十六重态反应势能面上的各驻点结构,并用频率分析法和内禀反应坐标法对过渡态进行了验证。通过对反应过程的分析发现,反应在十四重态以及十六重态势能面上的反应机理是相似的。而且,该反应是一个三步反应,其中C1→TS1键是整个反应的决速步。由于势能交叉点的存在,可以有效降低反应的活化能,这在热力学和动力学上都是非常有利的。     

过渡金属铁团簇Fe_4和NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法在6-311+G(d,p)计算水平上研究了第一过渡系金属铁团簇Fe_4在基态和第一个激发态与NO的反应机理.全参数优化了体系中十四重态以及十六重态反应势能面上的各驻点结构,并用频率分析法和内禀反应坐标法对过渡态进行了验证.通过对反应过程的分析发现,反应在十四重态以及十六重态势能面上的反应机理是相似的.而且,该反应是一个三步反应,其中C1→TS1键是整个反应的决速步.由于势能交叉点的存在,可以有效降低反应的活化能,这在热力学和动力学上都是非常有利的.     

金属Fe与间隙H原子相互作用的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了不同摩尔比下H在α-Fe和γ-Fe晶格中的间隙占位情况, 计算了稳态晶体的总能量、结合能、溶解热、电子态密度、电荷差分密度和电荷布居, 分析了间隙H原子和Fe晶格之间的相互作用, 讨论了H溶解对α-Fe和γ -Fe晶体电子结构的影响. 结果表明: H溶解引起α-Fe和γ-Fe晶体点阵晶格畸变, 体积膨胀率随着溶氢量的增加而增加. 从能量角度分析发现, H优先占据α-Fe的四面体间隙位, 而在γ -Fe中优先 占据八面体间隙位. 态密度、电荷差分密度以及电荷布居分析发现, 间隙H原子与Fe晶格的相互作用仅由H的1s轨道电子和Fe的4s轨道电子所贡献, 二者作用力相对较弱, 这是造成H在Fe晶格中固溶度较低的主要原因之一. 关键词： 金属Fe 间隙H原子 第一性原理 溶解热     

铝中氦原子行为的密度泛函研究

用密度泛函理论计算了大量He原子存在时He在金属铝中不同位置的能量,并在理论上预测了铝中的氦原子行为.结果表明,铝晶胞内He原子择优占位区是空位,而在整个晶体范围,最有利于容纳He原子的区域是晶界,其次是空位和位错.在fcc-铝的两种间隙位中,He原子优先充填四面体间隙位.间隙He原子的迁移能很小,易于通过迁移在晶内聚集,或被空位、晶界、位错等缺陷束缚.     

铝中氦原子行为的密度泛函研究

用密度泛函理论计算了大量He原子存在时He在金属铝中不同位置的能量,并在理论上预测了铝中的氦原子行为。结果表明,铝晶胞内He原子择优占位区是空位,而在整个晶体范围,最有利于容纳He原子的区域是晶界,其次是空位和位错。在fcc-铝的两种间隙位中,He原子优先充填四面体间隙位。间隙He原子的迁移能很小,易于通过迁移在晶内聚集,或被空位、晶界、位错等缺陷束缚。     

ClF3O和环氧丙烷反应的理论研究

应用密度泛函理论对 ClF3 O 和环氧丙烷的反应机理进行了研究。在 B3PW91/6-31++G(d ,p )水平上优化了各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,并计算了它们的振动频率和零点振动能。采用 CCSD(T)/6-31++G(d ,p )//B3PW91/6-3l++G(d ,p )单点能计算方法求得各物质的能量,并做零点能校正。计算结果表明,ClF3 O 与 C3 H 6 O 可经过不同的反应路径,引发 C3 H 5 O 自由基和 ClOF2自由基生成环氧丙醇和三氟化氯,其中,位于 ClF3 O 周向位置的 F 原子与 C3 H 6 O 的 C(7)上与 CH 3异侧的 H(9)原子结合的活化能最低,仅15.63 kJ/mo1;ClF3 O 与 C3 H 6 O 反应生成的 C3 H 5 O 自由基和 ClOF2自由基继续反应,经过不同反应路径生成 C3 H 4 O、ClOF 和 HF,其中,ClOF2中的 F 原子和 C3 H 5 O 中的 H(2)或 H(4)原子结合是无能垒的过程。整个反应的主要路径为 C3 H 6 O+ClF3→O→TS12 P4(C3 H 5 O+HF+ClOF2→) P12(CH 2 CHCHO+2 HF+ClOF)。     

酞菁及其过渡金属配合物与富勒烯非共价相互作用的密度泛函理论方法研究

精确计算酞菁、卟啉及其过渡金属配合物与富勒烯分子间非共价相互作用能,探讨其相互作用本质,需要完成由上百个原子构成的超分子复合物、涉及数千个基函数第一性原理计算,对于当前的理论方法和计算机发展水平都构成严峻的挑战.本文首先选择酞菁…C₆₀、酞菁镍…C₆₀和酞菁锌…C₆₀作为此类非共价复合物的代表.在保留它们分子间相互作用区域结构特征前提下,裁剪成四氮杂卟啉…碗烯、四氮杂卟啉镍…碗烯和四氮杂卟啉锌…碗烯三个模型.通过大规模的CCSD(T)/CBS计算,获得了此三个模型的达到化学精度的分子间相互作用能.以此为基准,从27种密度泛函及其色散和非局域校正方法中,筛选出ωB97M-V,ωB97X-D和BLYP-D3BJ方法,其结果与CCSD(T)/CBS基准值相差均在化学精度范围,特别是ωB97M-V方法,最大误差仅为0.05 kcal/mol,很好地重现了CCSD(T)/CBS的计算结果,说明ωB97M-V方法不仅适用于主族元素分子间非共价相互作用的研究,对于涉及Ni, Zn等闭壳层过渡金属配合物与富勒烯相互作用能计算同样是非常优...     

Density Functional Theory Study of Mechanism of Cycloaddition Reaction Between Dimethyl-Silylene Carbene and Acetone

用密度泛函理论研究了单重态二甲基亚硅基卡宾与丙酮环加成反应的反应机理,势能面结果表明该反应有两条相互竞争的主反应通道. 反应规律为：二甲基亚硅基卡宾中的π轨道与π键化合物中π轨道的[2+2]环加成作用造成了扭曲四员环中间体和平面四员环产物的形成;平面四员环产物中卡宾C原子的不饱和性,导致了甲基迁移产物和硅杂双环化合物的生成.