二氢吲哚类染料用于染料敏化太阳能电池光敏剂的比较

采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对四种二氢吲哚染料进行研究, 从中筛选出相对优秀的染料敏化太阳能电池光敏剂. 对前线分子轨道的计算表明, 二氢吲哚染料的前线分子轨道结构非常有利于染料激发态向TiO2电极的电子注入. 对真空中的紫外和可见光吸收光谱的计算表明, 二氢吲哚染料的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配较好. 对染料分子的能级计算表明, 二氢吲哚染料的能级结构比较适合于I-/I-3作电解液的TiO2纳米晶太阳能电池的光敏剂. 二氢吲哚染料最低未占据分子轨道(LUMO) 能级均比TiO2晶体导带边能级高, 能够保证激发态染料分子高效地向TiO2电极转移电子. 二氢吲哚染料最高占据分子轨道(HOMO)的能级比I-/I-3能级低, 保证了失去电子的染料分子能够顺利地从电解液中得到电子. 与实验数据比较, 得出在提高染料敏化太阳能电池转换效率方面, 对染料的关键要求是LUMO能级的位置. 染料分子的稳定性是染料敏化太阳能电池使用寿命的关键因素. 通过对化学键键长的比较表明, 二氢吲哚染料的分子稳定性基本相同. 对计算结果的分析表明, 二氢吲哚染料1(ID1)的LUMO能级最高, 分子稳定性最好, 在酒精溶液中的吸收光谱与太阳辐射光谱匹配很好, 在同类染料中是较好的染料敏化太阳能电池光敏剂.     

分子结的非弹性隧道谱和电子-振动的耦合

研究了分子结的非弹性隧道谱, 给出了基于微扰理论近似的非平衡格林函数. 深入研究了非弹性隧道谱和电子-振动耦合常数的相互关系. 同时, 还计算了OPV和OPE分子结的IETS, 计算结果与有关的实验结果具有很好的可比性.     

分子内孤对(n)轨道间相互作用的又一例证——某些杂氮环己烷系列化合物的气相H_eI_α紫外光电子能谱(UPS)研究

人们知道,原子和分子的气相紫外光电子能谱(UPS)谱带的分离结构是电子能级量子化的反映.谱峰相应的电子结合能(或电离能)是正则(自洽场)分子轨道计算方法给出的本征值(-ε_i),所以UPS是目前用以获得原子或分子能级直接量度的最好技术.就是说:量子化学理论可以提供UPS解译的必要模型,而UPS谱本身反过来又可以检验分子轨道理论的正确性,并作为各种近似分子轨道理论计算中经验参数化(如SPINDO)的基础.因而UPS     

同一电子给体与名种电子受体电荷转移配合作用的研究

本文测定了八种电子受体与十五种电子给体间的电荷转移(CT)光谱.利用文献中根据极谱还原电位求得之受体的亲合势,论证了同一电子给体与各种电子受体相作用时,其CT光谱也符合MULLIKEN公式;公式中的C为变化不大的数,可近似地认为是常数.本文还用电子吸收光谱首次研究了同系列电子受体(TCNE,n=0.2,3,4)与六种电子给体的CT配合作月,实验表明其CT吸收光谱也近似地服从同系线性规律;随着同系序数的增加,CT光谱发生紫移,而不象同系列给体与同一受体作用那样发生红移.用差示脉冲极谱法测定了此受体系列的还原峰电位,求得其电子亲合势;并用EHMO法计算了它们的前线分子轨道的能量.结果表明,随着同系序数的增加,亲合势减小,最低空轨道能量升高,从而解释了CT光谱紫移现象.     

同一电子给体与各种电子受体电荷转移配合作用的研究

本文测定了八种电子受体与十五种电子给体间的电荷转移(CT)光谱.利用文献中根据极谱还原电位求得之受体的亲合势,论证了同一电子给体与各种电子受体相作用时,其CT光谱也符合Mulliken公式;公式中的C为变化不大的数,可近似地认为是常数.本文还用电子吸收光谱首次研究了同系列电子受体(TCNE,n=0,2,3,4)与六种电子给体的CT配合作用,实验表明其CT吸收光谱也近似地服从同系线性规律;随着同系序数的增加,CT光谱发生紫移,而不象同系列给体与同一受体作用那样发生红移.用差示脉冲极谱法测定了此受体系列的还原峰电位,求得其电子亲合势;并用EHMO法计算了它们的前线分子轨道的能量.结果表明,随着同系序数的增加,亲合势减小,最低空轨道能量升高,从而解释了CT光谱紫移现象.     

环戊烷分子的电子动量谱

报导了在高分辨率电子动量谱仪上获得的环戊烷分子的结合能谱和动量谱的实验结果,并用Hartree-Fock方法和密度泛函方法做了理论计算.实验得到的环戊烷分子各电子轨道的电离能值与光电子谱得到的数据一致,动量分布的实验结果也与理论计算基本吻合.     

荧光素卟啉分子间分子内能量及电子转移反应

合成了以共价键相连的荧光素-卟啉二元分子.研究了荧光素酯与卟啉分子间和分子内的能量及电子转移过程.分子间的荧光猝灭实验表明,当激发荧光素时,荧光素的单重态能量有效地传给卟啉,动态荧光猝灭速度常数(k_d)为1.3×10~(12)s~(-1)·mol~(-1)L.吸收光谱和NMR谱结果表明荧光素与卟啉间有基态相互作用,其静态荧光猝灭速度常数(k_s)为3.6×10~(12)s~(-1)·mol~(-1)·L.在二元分子中,当激发荧光素时,从荧光素到卟啉的单重态能量传递效率在0.90以上,速度常数为 1.2×10~(10)S~(-1)·mol~(-1)·L,溶剂极性对其影响不大.当激发卟啉时,在极性溶剂中发生了电子转移,其转移效率为0.51,速度常数为2.3×10~8s~(-1)·mol~(-1)·L.     

水杨酸甲酯及其与硝酸铁硝化产物光谱性质的比较

通过硝酸铁和水杨酸甲酯的硝基化反应, 合成了3-硝基水杨酸甲酯和5-硝基水杨酸甲酯. 并用红外光谱、核磁共振光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征. 用量子化学计算结果对其红外光谱、核磁共振光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱的性质差异进行了解释. B3LYP/6-31G**和自然价键轨道方法计算结果表明, 由于3-硝基水杨酸甲酯具有更强的分子内氢键, 其羟基和羰基的红外吸收比5-硝基水杨酸甲酯的红移了, 酚羟基的氢谱移向了高位移, 紫外吸收产生了增色效应. 基于CIS/6-31G**方法, 计算了水杨酸甲酯和3-硝基水杨酸甲酯基态和激发态下的分子内质子转移的势能曲线, 由势能曲线进一步得到它们的Stokes位移分别为8.4×103和8.9×103 cm-1. 所有结果表明, 由于分子内氢键强弱不同, 导致水杨酸甲酯、3-硝基水杨酸甲酯和5-硝基水杨酸甲酯的光谱性质不一样.     

黄芩苷与人血清白蛋白的相互作用研究

利用紫外光谱、荧光光谱、傅立叶红外谱、圆二色谱及分子模型等技术,在生理pH条件下,研究了黄芩苷与人血清白蛋白(HSA)的相互作用,并计算了其结合常数和热力学参数.分子模型研究表明,黄芩苷与HSA在亚结构域ⅡA结合,二者间的作用主要为静电作用和疏水作用,与荧光光谱结果基本一致.红外光谱和圆二色谱显示黄芩苷与HSA结合后未...     

咪唑修饰的卟啉化合物的合成及其对卤素离子的选择性识别

设计合成了以卟啉为分子“探针”的咪唑修饰的卟啉类化合物4和5. 通过对核磁共振氢谱、紫外-可见光谱及荧光发射光谱的研究显示, 化合物5通过卟啉环中心的锌及2个咪唑环上的活性氢与卤素离子形成三点键合超分子络合物, 并能选择性识别氟离子和氯离子(键合常数分别为5.95×10⁴和7.17×10⁴ mol^-1·L).     

紫细菌光合反应中心电子激发态的理论研究

运用ZINDO和INDO/S两种量子化学理论方法, 对紫细菌(Rhodopseudomonas (Rps.) viridis) 光合反应中心色素分子簇的电子激发态进行了理论研究. 通过理论计算的电子激发态光谱与实验吸收光谱, Circular Dichroism光谱的比较, 对实验光谱重新进行了较为合理的归属. 考察了色素分子间相互作用、色素分子与蛋白质中氨基酸残基相互作用对激发态光谱的影响. 研究结果表明: Rps. viridis光合反应中心色素分子簇间的相互作用以及氨基酸残基与色素分子的作用, 对激发态光谱的性质具有一定的影响; 不考虑色素分子间相互作用以及色素分子与周围氨基酸残基的作用, 只基于单个色素分子(或其模型分子)理论计算进行光谱归属是不合理的.     

双核酞菁钴磺酸盐催化脱硫机理研究——Ⅰ.抗CN~-中毒性能及其机理

阐述了双核酞菁钴磺酸盐(PDS)脱硫催化剂的抗CN~-中毒性能。并根据红外、电子顺磁共振和原子吸收等光谱测定及量子化学理论计算(EHMO)的结果,在分子-电子水平上提出了PDS自解CN-中毒的双中心机理。     

1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮的合成和三阶非线性光学性质研究

合成1种查尔酮衍生物1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮(PBTAK),经IR,1 H NMR,13C NMR和HR-MS对其结构进行表征.采用4f相位相干成像技术测定了它的三阶非线性光学性质并确定了相关参数:脉宽为4nm,激光波长为460nm,非线性吸收系数β=0.23×10~(-9) m/W,非线性折射率n2=-0.50×10~(-16) m~2/W,三阶非线性极化率χ~((3))=9.37×10~(-21) C;同时测定了紫外光谱、荧光光谱和DSC曲线.运用密度泛函方法计算了PBTAK的分子轨道能量和极化率,结果表明电子转移能在分子内部进行,显示出良好的非线性光学活性.     

光谱法与分子模拟技术研究杨梅素与牛血清白蛋白的相互作用

利用紫外光谱、荧光光谱、红边激发荧光位移(REES)法、圆二色谱(CD)结合分子模拟技术共同研究了模拟生理条件下杨梅素与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用,阐述了相互作用机制.分子模拟结果表明,杨梅素与蛋白在亚结构域II A的疏水腔内结合,主要作用力为疏水作用力和氢键.依据荧光猝灭法判断猝灭机制为静态猝灭,并得到不同温度下药物与蛋白相互作用的结合常数(Ka)及结合位点数(n),根据热力学参数判断出作用力类型,并且计算出杨梅素与蛋白的结合距离,与分子模拟得到的判定结果基本一致.通过紫外光谱、同步荧光光谱以及REES法获得的信息讨论了相互作用时BSA中色氨酸(Trp)微环境的变化;并利用CD谱的测定结果定量计算了BSA二级结构中α-螺旋含量的变化.     

C4H（2Σ+）+H2反应机理的直接动力学研究

贫氢分子CnH是燃烧火焰、行星大气中的重要的中间体.这些分子与其它一些分子或自由基的反应在星际化学中起着非常重要的作用.虽然这些分子的电子结构和光谱性质已经进行了广泛的研究,但是研究这些反应的机理和动力学性质也是亟需的.因此,我们采用直接动力学方法对线性分子丁二炔自由基C4H(CCCCH)夺氢气(H2)分子中HAT的反应的微观机理和动力学性质进行了理论研究.本研究分别在BB1K/6-311+G(2d,2p),B3LYP/6-311+G(2d,2p)和M06-2x/6-311+G(2d,2p)水平上优化得到了各稳定点的结构及振动频率.为了得到更为可靠的反应能量和势能面信息,在BB1K/6-311+G(2d,2p)优化结构的基础上用CCSD(T)/aug-cc-pVTZ水平进行了单点能量校正.对于此反应研究了两条不同的氢吸附通道,C4H(C1C2C3C4H)中的C1和C4分别吸氢,即通道1(R1)和通道2(R2).计算得出:通道1和通道2的能垒分别为3.58 kcal/mol和26.56 kcal/mol,结果表明C4H中C1端吸氢是主要通道.反应过程中的电子转移可以为理解氢原子转移(HAT)提供重要的线索,因此,我们利用NBO对反应过程中的电子转移行为进行了详细的分析.本工作运用经典过渡态理论(VTST)与变分过渡态理论(CVT)和变分过渡态理论结合小曲率隧道效应校正(CVT/SCT)的方法计算了该反应在40～1000 K温度区间的速率常数.除对于最低频率的配分函数采用了阻尼内转动近似外,其它频率都采用谐振子模型处理.计算得到的总的CVT/SCT反应速率常数与已有的实验值符合得很好.我们还提供了40～1000K温度范围内的三参数Arrhenius表达式.这些公式有利于今后在较宽的温度范围内迄今没有实验数据的反应的研究.     

卟啉化合物的研究 XIX: 四苯基卟啉Schiff碱的合成和卟啉蒽醌Schiff碱的光物理性质

用Vilsmeier醛基化反应的中间物直接胺解制备四苯基卟啉Schiff碱, 测定了四苯基卟啉蒽醌Schiff碱(P-AQ)在光照和氩气氛中的可见光谱差谱(光-暗)和荧光光谱。对结果进行了讨论, 并用在光辐照下P-AQ分子构型变化来解释分子内电子转移生成P^+.-AQ^-. 离子自由基的稳定性。     

对二甲苯分子和离子态振动光谱的理论计算

利用Gaussian98从头计算程序在6 31G计算水平下对对二甲苯（p C8H10）分子和离子态进行了几何优化及其振动光谱的理论计算.计算的分子第一激发态振动光谱与实验结果相当符合，同时计算了离子态的振动频率，并对实验的离子振动光谱谱峰进行标识，其中在341 cm－1处谱峰的振动模为3.     

卟啉化合物的研究 XIX: 四苯基卟啉Schiff碱的合成和卟啉蒽醌Schiff碱的光物理性质

用Vilsmeier醛基化反应的中间物直接胺解制备四苯基卟啉Schiff碱, 测定了四苯基卟啉蒽醌Schiff碱(P-AQ)在光照和氩气氛中的可见光谱差谱(光-暗)和荧光光谱。对结果进行了讨论, 并用在光辐照下P-AQ分子构型变化来解释分子内电子转移生成P^+.-AQ^-. 离子自由基的稳定性。     

HCF(~1A'''')+SO_2反应的动力学研究

用激光光解-激光诱导荧光方法研究了室温下(T=293K)HCF(X%A′)自由基与SO2分子的反应动力学.实验中1HCF(X%A′)自由基是由213nm激光光解HCFBr2产生的,用激光诱导荧光(LIF)检测HCF(X%A′)自由基的相对浓度随着11反应时间的变化,得到此反应的二级反应速率常数为:k=(1.81±0.15)×10-12cm3?molecule-1?s-1,体系总压为1862Pa.高精度理论计算表明,HCF(X%A′)和SO2分子反应的机理是典型的加成-消除反应.我们运用RRKM-TST理论计算了1此二级反应速率常数的温度效应和压力效应,计算结果和室温下测定的二级反应速率常数符合得较好.     

碱金属助催的合成氨铁催化剂的研究--Ⅳ.合成氨铁催化剂中氢的状态和作用

讨论了氢在合成氨催化剂铁上的状态问题,用量子化学半经验的 SCCC-LCAO-MO 方法计算了 Fe-H 的电荷分布.计算结果氢上带有0. 199个电子电荷.讨论了催化加氢反应中H~(6-)的作用机制.把目前从氮加氢合成氨的反应分成两类,一类是低价金属的分子氮络合物水解产生氨或肼,氢源来自溶液.另一类以氢作为还原剂和氢源,包括熔铁催化剂和铁-碳-钾体系.提出了 H~(6-)在合成氨过程中的重要作用.